CS248435B1 - Separátor kapalin, emulzi a tekutých suspenzi - Google Patents

Abstract

Separátor je řešen tak, že rotač- ■ nim pohonem otáčené rotační těleso, například komolý kužel, je svou menši podstavou ponořeno do oblasti hladiny vstupní separované kapaliny. Podtlak na povchu rychle se otáčejícího rotačního tělesa stabilizuje povrchovou vrstva kapaliny a čerpá ji ke druhé větší podstavě rotačního tělesa. Po rotujícím plášti rotačního tělesa nejsou transportovány pevné příměsi, vlákna, dlouhé štětiny ze zvířat, lepkavé chumáče, velké útržky textilii, písek a kameny a podobně. To přináší energetické úspory a způsobuje naprostou odolnost separátoru vůči ucpáváni a zanášeni, protože tento první separační proces je předřazen před hlavní transport přečerpávané kapaliny. Další dodatečné separační procesy lze na tomtéž rotačním tělese vytvářet prostřednictvím jeho válcové plochy, otvoru, povrchové díry, povrchového výstupku, vnitřního kanálu, povrchového kanálu a jejich kombinaoemí. Použitelnost je v chemickém, potravinářském, čistírenském, papírenském průmyslu, zemědělství, zdravotnictví a v obdobných nejrůznějších aplikacích. Separátory lze řadit do kaskád.

Description

Vynález se týká separátoru kapalin, emul^t a tekutých suspenzi, zejména velmi nehomogenních látek, s obsahem vláken, dlouhých štětin ze zvířat, lepkavých chumáčů, velkých útržků textilií apod.

Funkce tohoto separátoru je založena na principech fluidiky.

Stávající známé separátory jsou založeny vesměs na principech mechanických sít, rotujících odtředivkových bubnů ,nebo na principech hydrocyklonů. Nebo to Jsou zařízení velmi rozměrná, naprťk.l«cí různě rozsáhlé separační a sedimentační nádrže· Nebo i© jaou zařízení na principech fluidiky, vyžadující předčištěnou vstupní kapalinu. Známé separátory na principech fluidiky totiž pracují tak, že proudfcí kapálinfe. se přimkne Coandovým efektem ke stěně kanálu, jehož .zakřivení vnutí elementům proudící kapaliny odstředivé zrychlení. Nebo se využívá setrvačného efektu proudu kapaliny při opuštění ústí trysky», nebo se využívá interakce se stěnou kanálu při dopadu paprsku proudící kapaliny, případně interakce alespoň dvou proudů kapaliny. Předčíštěná kapalina je nutná pro bezporuchovou funkci těchto zařízení. Předčištění je nutné zejména z hlediska dbsahu příměsí vláken, štětin ze zvířat, písku, kamení a jiných tuhých příměsí.

Nevýhodou stávajících známých zařízeni jsou velké rozměry a příslušný velký zástavbový prostor a značné investiční, instalační i údržbové náklady. Dále je nevýhodou velký potřebný energetický příkon. Kromě tóno jsou stávající známá zařízení ohrožována zmíněným zanášením hrubými i jemnými složkami vstupní separované kapaliny. To pak vyžaduje používání různých předřazených čistících zařízení, která potřebují častou pravidelnou obsluhu a jsou investičně i provozně nákladná. Stávající známá zařízení mají svůj velký energetický příkon často proto, že pro docílení separace uvádějí postupně nejprve do pohybu celý objem separova-2.248 43S né kapaliny· k teprve na pohybující se kapalině probíhá separační pochod a selekce složek·

Nevýhody dosavadních separátorů nemá separátor kapalin, emulzé a tekutých suepentá podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první podstava rotačního tělesa má meněí průměr než jeho druhá podstava, která je souose s hlavní osou rotačního tělesa spojena s upínáčem, který je souose s hlavní osou rotačního tělesa dále spojen s výstupem rotačního pohonu, přičemž první podstava rotačního tělesa je ponořením spojena β oblastí hladiny vstupní separované kapaliny·

Separátor může dále obsahovat první obvodovou mezeru a vstup výstupního kanálu, přičemž obvod druhé podstavy rotačního tělesa je prostřednictvím první obvodové mezery spojen se vstupem výstupního kanálu·

Separátor může mít rotační těleso takové, že obsahuje alespoň jednu kuželovou plochu.

Separátor může mít hlavní osu rotačního tělesa kolmou k rovině hladiny vstupní separované kapaliny.

Separátor může mít první podstavu pzrtaČního tělesa takovou, že je vrcholem kuželové plochy.

Separátor může mít plochu první podstavy rotačního tělesa takovou, že je kulovým vrchllkem.

Separátor může mít rotační těleso takové, že má alespoň jednu svou plochu v rovině kolmé k hlavní ose rotačního tělesa·*'

Separátor může válcovou plochu.

Separátor může otvor.

Separátor může povrchovou díru.

Separátor může povrchový výstupek

mít	rotační	těleso	takové,	že	má
mít	rotační	těleso	takové,	Že	má
mít	rotační	těleso	takové,	že	má
mít	rotační	těleso	takové,	že	má
: · mít	rotační	těleso	takové,	že	má
mít	rotační	těleso	takové,	že	má

vnitřní kanál.

Separátor můí vnitřní kanál spojen s povrchovou dírou rotačního tělesa.

Separátor může mít rotační těleso takové, že povrch pláště rotačního tělesa je prostřednictvím druhé obvodové mezery spojen se vstupem alespoň jednoho separačního kanálu.

Separátor může mít rotační těleso takové, že má alespoň jeden

- 3povrchový kanál· ^{248 435}

Separátor může mít rotační těleso takové, že alespoň jeden povrchový kanál rotačního tělesa je spojen s alespoň jedním vnitřním kanálem rotačního tělesa.

Výhodou separétoru kapalin, emulsť a tekutých suspenzi podle vynálezu je, že u něho hlavní separační pochod probíhá dříve, než započne hlavní transport separované kapaliny· To má za následek, že hrubé nečistoty a příměsi vůbec do vlastního sepařátořu, tedy na jeho rotační těleso, nevstupují, a tudíž ho neucpévají. Tato předběžná separace je působena rozdílnými dynamickými vlastnostmi hrubých nečistot a pevných příměsí ve srovnání s dynamickými vlastnostmi jemných nečistot a čisté kapaliny. Předřazením hlavního separačního pochodu před hlavni transport separované kapaliny se dociluje jednak podstatných energetických úspor, jednak malých rozměrů i při zpracování velkých průtočných množství kapaliny kontinuálním způsobem. Rotační těleso separátoru v oblasti, v níž dochází na hladině kapaliny k hlavní separaci, nemá žádnou blízkou protisoučást, proto nemůže docházet k jeho ucpávání a zanášení. Také vlastní rotace zabezpečuje odstranění větší nečistoty, která by se dostala na povrch rotačního tělesa separátoru. Vedle hlavního uvedeného separačního procesu lze vhodným tvarem rotačního tělesa na jeho povrchu dosáhnout nejméně jednoho dodatečného separačního procesu. Např. tím, že u kuželové verze rotačního tělesa separátoru se v určité vzdálenosti od vrcholu kužele skokem zmenší velikost jeho vrcholového úhlu.

Separátor je velmi jednoduchý pro výrobu. Jeho rotační těleso může být výliskem, např. z umělé hmoty.

Na obr.l je blokové schéma separátoru podle vynálezu^ ha obr. 2, 3 a 4 jsou znázorněna tři konstrukční provedení separátoru z množiny možných konkrétních konstrukčních provedení podle vynálezu.

Na obr.l je znázorněno propojení rotačního tělesa 1 prostřednictví? své první podstavy 2 s hladinou 6 vstupní separované kapaliny 2.· Dále propojení druhé podstavy J rotačního tělesa 1 s upínačem £ a propojení upínače £ s výstupem rotačního pohonu 2.» dále případné propojení obvodu druhé podstavy 2, prostřednictvím první obvodové mezery 8 se vstupem výstupního kanálu 2· A. případné provedení první podstavy 2 rotačního tělesa 1 jako vrcholu kuželové plochy 10 rotačního tělesa 1 a případné opatření rotačního tělese 1 alespoň jednou plochou 11 v rovině kolmé k hlavní ose rotačního tělesa'1. Dále případné opatření rotačního tělesa

248 435

- fř 1 alespoň jednou válcovou plochou 12, alespoň jedním otvorem 13. alespoň jednou povrchovou dírou 14« alespoň.jedním povrchovým výstupkem 15, alespoň jedním vnitřním kanálem 16. A případné spojení vnitřního kanálu 16 a povrchovou dírou 14 rotačního tělesa 1. Dále je zde případné spojení pláště rotačního tělesa 1 prostřednictvím druhé obvodové mezery 17 se vstupem alespoň jednoho separačního kanálu 18. A dále případné opatření rotačního tělesa 1 alespoň jedním povrchovým kanálem 19. který je dále případně propojen alespoň s jedním vnitřním kanálem 16 rotačního tělesa 1.

Separátor podle vynálezu, jehož blokové schéma je na obr.l^ pracuje tak, že vstupní separovaná kapalina X je v oblasti své hladiny 6 ve styku 8 ponořenou první podstavou 2 rotačního tělesa 1. Rotační těleso 1 rotuje, nebol prostřednictvím své druhé podstavy g je přes napojený upínač £ pohánéno výstupem rotačního pohonu g· Rotační pohon g vnucuje rotačnímu tělesu 1 vysokou frekvenci otáčení, například 3000 min. Na povrchu rotačního tělesa 1 vzniká podtlak, který stabilizuje povrchovou vrstvu kapaliny χ. táto vrstva, pokud se dostane do axiálně následující oblasti povrchu rotačního tělesa 1, která má vyšší obvodovou rychlost, je čerpána ve směru od první podstavy 2 ke druhé podstavě g. Pokud se vyskytne v čerpané vrstvě kapaliny hrubá částice, narušuje se soudržnost této vrstvy a částice odpadne. Velikost obvodu rotačního tělesa χ, pokud se provede ve smei*u od první podstavy 2 ke druhé podstavě g jakožto monotonně vzrůstající, působí, že tlňuSlka čerpané vrstvy kapaliny se zmenšuje. Frekvenci otáčení rotačního tělesa 1 je určena rychlost pohybu čerpmné vrstvy kapaliny. Na určitém místě na obvodu rotačního télesa 1 lze umístit povrchový výstupek 15, kolem něhož musí čerpaná vrstva oběhnout v určitém poloměru své dráhy. Tímto polo měrem lze řídit velikost zrychlení, které způsobuje dodatečnou hmotnostní separaci kapaliny, která případně odpadne přes druhou obvodovou mezeru 17 do vstupu separačního kanálu 18. Podmínky dodatečné separace lze dále ovlivňovat válcovou plochou 12, otvorem lg, povrchovou dírou 14. vnitřním kanálem 16, povrchovým kanálem lá a jejich kombinacemi. Uvedenými tvarovými motivy lze dodatečnou hmotnostní separaci na různých obvodech rotačního tělesa 1 několikrát opakovat.

Na obr.2 je konkrétní konstrukční vytvoření separátoru podle vynálezu, jehož roatční těleso 1 má tvar komolého kužele, jehož

- s248 435 první podstava 2. má menší průměr než jeho druhá podstava 3_X První poekttvu 2 je ponořením spojena s oblastí hladiny 6 vstupní separované kapaliny 2.· Druhá podstava 2 je sousose β hlavní osou rotačního tělesa 1 spojena s upínačem J., který je souose s hlavní osou rotačního tělesa 1 dále spojen s výstupem rotačního pohonu 2· Obvod druhé podstavy 2 rotačního tělesa 1 může být prostřednictvím první obvodové mezery 8 spojen se vstupem výstupního kanálu 2· Pro docílení dalšího separačního procesu může mít rotační těleso JL alespoň jeden povrchový kanál 12» napr.. ve tvaru znázorněného zápichů. Povrch pláště rotačního tělesa 1 je prostřednictvím druhé obvodové mezery 17, napjf v místě povrchového kanálu 1^ spojen se vstupem separačního kanálu 18.

Separátor podle obr. 2. pracuje ve shodě s popisem u obr.1 tak, že první separační proces nastává při rotaci rotačního tělesa jL separátoru v místě styku oblasti hladiny 6 vstupní separované kapaliny χ s první podstavou 2 tím, že hrubé pevné částice narušují soudržnost vrstvy Čerpané kapaliny a tyto částice odpadají od rotačního tělesa 1 odstředivou silou pryč. Druhý separační procee probíhá při průchodu tenké a rychle proudící čerpané vrstvy separované kapaliny dál pres povrchový kanál 12, jehož reliéf, např;

ve tvaru zápichů, nutí částice čerpané kapaliny změnit tvar své dráhy, např. proběhnout zakřivení o malém poloměru. Částice kapaliny o větší hmotnosti se odpoutají a odpadnou a rotačního tělesa 1 přes druhou obvodovou mezeru 17 do vstupu separačního kanálu 18. Částice o menší hmotnosti pokračují v pohybu po rotačním tělese Ϊ · Výstup kapaliny je na obvodu druhé podstavy 2 rotačního tělesa 1 přes první obvodovou mezeru 8 do vstupu výstupního kanálu 2· Separační proces je ovladatelný volbou průměru druhé podstavy 2» dále počtem, tvarem, rozměry a polohou na plášti rotačníno tělesa 1 povrchového kanálu 12· Plynule je separační procee ovladatelný řízením frekvence otáčení rotačního tělesa 1.

Na obr. 3 je osový řez rotačním tělesem 1 separátoru podle vynálezu, podle jiné možné konstrukční varianty. První podstava 2 rotačního tělesa 1 je vrcholem kuželové plochy 10 a je ponořením spojena s oblastí hladiny 6 vstupní separované kapaliny 2· Hlavní osa rotačního tělesa 1 je kolmá k rovině adiny 6 vstupní separované kapaliny 2· Druhá podstava 2 rotační tělesa 1 je souose s hlavní osou rotačního tělesa 1 spojena s upínačem £, který je dále spojen s výstupem rotačního pohonu 2· Obvod druhé podstavy

248 435 rotačního tělesa .1 je prostřednictvím první obvodové mezery 8 spojen ee vstupem výstupního kanálu 2· Kuželová plocha 10 je spojena s povrchovým kanálem 19 rotačního tělesa 1. Pro docílení dal šího separačního procesu může mít rotační těleso 1 povrchový vý· stupek 15.

Separátor podle obr. 3 pracuje ve shodě a popisem u obr. 1 tak, že první separační proces nastává při rotaci rotačního tělesa 1 separátoru v mlstě styku oblasti hladiny 6 vstupní separovaná kapaliny 2 ⁸ první podstavou 2, která má tvar vrcholu kuželová plochy 10. K separaci dochází proto, že hrubá pevná částice neulpí na rotující první podstavě 2, nevstupuj ^na plášt rotačního tělesa 1. Druhý další separační pochod může být docílen tím, že čerpaná vrstva kapaliny se urychluje v povrchovém kanále 19« jehož průměr se od první podstavy 2 stále zvětšuje. Na povrchovém výstupku 15 je rychle ee pohybující tenká vrstva kapaliny přinuce na oběhnout zakřivení o malém poloměru. Částice kapaliny o větší hmotnosti se zde odpoutávají a opouštějí v tečném směru povrch rotačního tělesa 1. Částice o menší hmotnosti pokračují dál v pohybu po rotačním tělese 1 a v místě obvodu druhé podstavy 2 rotaČ ního tělesa 1 přes obvodovou mezeru £ odcházejí do vstupu výstupního kanálu

Na obr.4 je vůči situaci na obr.3 navíc, jako druhá možná varianta, znázorněna v povrchovém kanále 19 ještě plocha 11 rotačního tělese 1, která je v rovině kolmé k hlavní ose rotačního tělesa 1. Na ploše 11 zmenšuje povrchový kanál 19 svůj průměr, takže kapalina v místě plochy 11 odStřikuje v tangenciálním směru, už nezvětšuje svou obvodovou rychlost a dopadá opět na stěnu povrchového kanálu 19 v místech, která mají větší obvodovou rychlost. Rozdíl obvodových rychlostí způsobuje prudké rozetření nebo i rotaci částeček kapaliny, což spolu s následným průchodem kapaliny okolo povrchového výstupku 15 může zesilovat separační účinek tím, že je narušena soudržnost vrstvy kapaliny na povrchu rotačního tělesa 1.

Separátory kapalin, emulsi a tekutých suspenzi* podle vynálezu lze paralelně nebo sériově seřazovat do vícestupňových separačních baterií. Lze je využít v chemickém a potravinářském průmyslu, v zemědělství, zdravotnictví, v čistírnách vod a v obdobných aplikacích v nejrůznějších oborech.

Claims (16)

1. PŘEDMĚT vynálezu

   248 43S

   X '

   1· Se para tor kapalin, emulzi a tekutých, suspenzi, zejména pro velmi nehomogenní látky, s obsahem vláken, dlouhých Štětin ze zvířat apod, s rotačním tělesem, axiálně vymezeným svou první podstavou a druhou podstavou, s upínačem, s výstupem rotačního pohonu, s oblastí hladiny vstupní separované kapaliny, vyznačený tím, že první podstava /2/ rotačního tělesa /1/ má menší průměr než jeho druhá podstava /3/, která je souose s hlavní osou rotačního tělesa /1/ spojena s upínačem /4/, který je souose s hlavní osou rotačního tělesa /1/ dále spojen s výstupem rotačního pohonu /5/, přičemž první podstava /2/ rotačního tělesa /1/ je ponořením spojena s oblastí hladiny /6/ vstupní separované kapaliny /7/.
2. 2. Separátor podle bodu 1, obsahující dále první obvodovou mezeru a vstup výstupního kanálu, vyznačený tím, že obvod druhé podstavy /3/ rotačního tělesa /1/ je prostřednictvím první obvodové mezery /8/ spojen se vstupem výstupního kanálu /9/.
3. 3. Separátor podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ obsahuje alespoň jednu kuželovou plochu /10/.
4. 4· Separátor podle bodu 1 až 3» vyznačený tím, že hlavní osa rotačního tělesa /1/ je kolmá k rovině hladiny /6/ vstupní separované kapaliny /7/.
5. 5. Separátor podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že první podstava /2/ rotačního tělesa /1/ je vrcholem kuželové plochy /10/.

   $
6. 6. Separátor podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že plocha první podstavy /2/ rotačního tělesa /1/ je kulovým vrchlíkem.
7. 7· Separátor podle bodu 1 až 6, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má aiespoň jednu svou plochu /11/ v rovině kolmé k hlavní ose roWhťho tělesa /1/.
8. 8. Separátor podle bodu 1 až 7, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má alespoň jednu válcovou plochu /12/.

   248 435
9. 9. Sepaůátor podle bodu 1 až 8, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má alespoň jeden otvor /13/.
10. 10. Separátor podle bodu 1 až 9, vyznačený tím, že rotační těleeo /1/ má alespoň jednu povrchovou díru /14/·
11. 11. Separátor podle bodu 1 až 10, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má alespoň jeden povrchový výstupek /15/·
12. 12. Separátor podle bodu 1 až 11, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má alespoň jeden vnitřní kanál /16/.
13. 13· Separátor podle bodu 1 až 12, vyznačený tím, že alespoň jeden vnitřní kanál /16/ je spojen s povrchovou dírou /14/ rotačního tělesa /1/..
14. 14· Separátor podle bodu 1 až 13, vyznačený tím, že povrch pláětě rotačního tělesa /1/ je prostřednictvím druhé obvodové mezery /11/ spojen se vstupem alespoň jednoho separačního kanálu /18/.
15. 15· Separátor podle bodu 1 až 14, vyznačený tím, že rotační těleso /1/ má alespoň jeden povrchový kanál /19/·
16. 16. Separátor. podle bodu 15, vyznačený tím, že alespoň jeden povrchový kanál /19/ rotačního tělesa /1/ je apojen”s alespoň jedním vnitřním kanálem /16/ rotačního tělesa /1/.