CZ19898A3

CZ19898A3 - Zařízení pro přerušovanou separaci tuhých částic z tekutiny a způsob jejího provádění

Info

Publication number: CZ19898A3
Application number: CZ98198A
Authority: CZ
Inventors: Lars Ehnström; Hyosong Lee
Original assignee: Centritech Hb
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-07-15
Also published as: NO980311D0; JP3848372B2; EP0844912B1; JPH11510430A; PL324607A1; CN1192167A; HU222037B1; CN1090062C; SE9502693L; AU6474996A; HUP9901263A2; NO980311L; ATE197412T1; SE504616C2; DE69610927T2; RU2179481C2; SE9502693D0; PL181377B1; NO311408B1; US6248053B1

Description

Vynález se týká zařízení k přerušovanému oddělování (separaci) tuhých částic z tekutiny pomocí odstředivé sedimentace částic.

Dosavadní stav techniky

Zařízení zahrnuje nádobu rotující kolem svislé osy, kdy nádoba má vtok pro tekutinu, která se má podrobit separaci, separační zónu s prvky se sedimentačním povrchem, horní a spodní sběrnou komoru spojenou se separační zónou, a dále odtok tekutiny, která byla v separační zóně zbavena částic, a rovněž odtok, který se dá otvírat a zavírat, aby se tím umožnil nebo zastavil průtok částicového sedimentu, který byl zachycen na sedimentačním povrchu zmíněných prvků. Odstředivé separátory se mimo jiné používají k:

- separovaní a extrahování kvasinek, škrobu, kaolínu a pod.,

- separování olejů, mastnot a podobných látek z tekutiny,

- čištění a vyjasňování vysoce hodnotných tekutin, jakými mohou například být pivo, víno oleje atd.,

- čištění odpadních toků.

Jedním způsobem jak provádět separaci mnohem efektivněji, je zvýšení plochy separačního povrchu prvků a snížit hloubku tekutiny co nejvíce, což se dá provést různým způsobem. -Nejběžnějším způsobem je použít_rrotor, který se otáčí okolo svislé osy a má kuželovité destičky s tzv. skobami, například rozpěrnými vložkami, které garantují předem stanovené, relativně malé mezery mezi destičkami, čímž zkracuji sedimentační vzdálenost.

Takové odstředivé separátory však vykazují vysoké 'výrobní • · • · · ·

- 2 ví náklady, jelikož se při jejich výrobě vyžadují přísné bezpečnostní normy, aby se zabránilo poškození zařízeni, které především v rotoru, otáčejícím se velkou rychlostí, akumuluje velké množství energie, které dosahuje hodnoty tisíců g'S. Kromě toho během provozu spotřebovávají příliš mnoho energie. Riziko vzniku turbulentního proudu a odtržení částic vzniká u vtoku, kde musí docházet k akceleraci tekutiny. Riziko vzniku turbulentního toku existuje i v mezerách mezi povrchem vícenásobných separačních destiček, což rovněž snižuje kvalitu separačního procesu. Vyprazdňování sedimentu při vysokých rychlostech otáčení také narušuje separaci, přičemž vyprazdňování nemusí být tím pádem úplné. Vyprazdňování sedimentu vyžaduje velké množství energie a existuje zde rovněž riziko ucpávání.

Podstata vynálezu

Hlavním účelem tohoto vynálezu je navrhnout zařízení pro odstředivou separaci, které by v každém případě odstranilo většinu nevýhod známých odstředivých separátorů, a které by splňovalo následující požadavky na účinné separování:

- bylo by schopné separovat malé tuhé částice s hustotou blízkou hustotě nepřerušené tekuté fáze při střední rychlosti, to znamená při hodnotě g pod 100,

- nižší požadavky na investice, než je tomu u dosavadních separátorů se stejnou kapacitou,

- nižší požadavky na spotřebu energie, než je tomu u dosavadních separátorů se stejnou kapacitou,

- musí být spolehlivé a nesmí například způsobovat přerušení procesu vlivem ucpávání, a musí být rovněž snadno přístupné,

- musí být kompaktní a snadno instalovatelné,

- sediment musí mít vysoký poměr suché substance,

- musí být odolné vůči relativně agresivním tekutinám,

- musí se dát sterilizovat při teplotě o málo nižší jak 100°C, • ·

- musí se dát vymývat, aniž by se muselo rozebrat.

Žadatel má tímto namysli separátor, u kterého existuje laminárnx tok statického separátoru, a který, v kombinaci s vhodným počtem g, poskytuje vyšší separační kapacitu při menším nároku na zastavěnou plochu.

Aby se dosáhlo stanovených požadavků, je zařízení podle tohoto vynálezu charakteristické tím, že prvky sé sedimentačním * povrchem jsou vytvořeny množstvím vedle sebe umístěných trubkovitých prvků, které jsou orientovány axiálně a jsou uspořádány tak, že vytváří okolo středních os rotačních nádob prstenec, a které jsou na obou koncích otevřené. Takovým uspořádáním velkého počtu axiálně orientovaných trubek v separační komoře, které mají relativně malý průměr a malou tloušťku stěn, se může ve stejném okamžiku získat velká separační plocha, jestliže je zaručen laminární tok kanálky v trubkách, kde sedimentační vzdálenost ke stěně trubky je malá, což znamená, že sediment se bude bude na stěnách srážet efektivně při relativně mírných ot/min (počtu g).

US-A-3 695 509 uvádí již dříve známý odstředivý separátor, jehož separační zóna, podobná separační zóně podle tohoto vynálezu, je vytvořena množstvím těsně u sebe umístěných trubkovitých prvků orientovaných axiálně do prstencovité formace. Existuje zde však jeden podstatný rozdíl, a to jak v samotném separačním procesu, tak i v konstrukci zařízení. Zařízení podle US-A-3 695 509 je určeno k plynulé odstředivé separaci směsí tekutin, které obsahují těžké a relativně lehké tekuté fáze, například emulze oleje a vody a pod., a v souladu s obr.2, jsou tekuté fáze separovány tak, že se zavedou do horní sběrné komory, odkud směs může téci přes trubkovité kanály s g = 900-1250 tak, že těžší tekutá fáze (například voda) během transportu trubkami končí radiálně v nejvyšší části, zatímco r- lehčí tekutá fáze (například kapky oleje) jsou vtlačovány radiálně směrem dovnitř. Tekutá fáze v trubkovitých kanálech je ů' ze separátoru plynule odstraňována v různých radiálních • · · · ·

• · · · · · vzdálenostech od středové osy rotujícího kontejneru.

Proces a zařízení, podle tohoto vynálezu, se zabývá separací relativně obtížně separovatelných částic, například pevných částic, jejichž hustota je blízká hustotě tekutiny, a to sedimentací částic v separační zóně pomocí středně velkých odstředivých sil. Proces podle tohoto vynálezu je přerušovaným separačním procesem, kde se separované částice shromažďují a sráží na stěnách trubkovitých kanálů v separační zóně, zatímco tekutina (tekutý odpad) zbavená částic ze separátoru odtéká. Jestliže koncentrace částic v tekutém odpadu přesahuje předem stanovenou hodnotu, jako výsledek ucpávání trubkovitých kanálů vysráženým sedimentem částic, je vtékání tekuté směsi částic a rotace kontejneru zastaveno, aby se mohl sediment působením gravitace ze stěn trubek odstranit, a to i s výplachem nebo bez výplachu, a dále vyprázdněním sedimentu přes oddělený otvíratelný kalový výtok. Separátor podle US-A-3 695 509 (obr.2) není určen, ani není vhodný, pro separaci částic pomocí sedimentace na stěnách trubkovitých kanálů. Uspořádání nemá vyprazdňováni (ani výtok), které by u procesu podle tohoto vynálezu fungovalo. Kromě toho vysoká hodnota g (ot/min), při které známé zařízení pracuje, vytváří velmi vysokou hodnotu komprese a odtrhávání sedimentu částic.

Je vhodné, aby prvky trubek v zařízení, podle tohoto vynálezu, byly vyrobeny z plastu, například z polypropylenu a pod. Tím se dá celá sada prvků se separujícím povrchem vyrobit snadno a s významně nízkými náklady, jelikož se v zásadě mohou použít jako trubkovité prvky jednoduché a levné sací trubičky.

Ostatní znaky zařízení, podle tohoto vynálezu, jsou uvedeny v přiložených závislých nárocích 2-17.

Alternativně je možné, v rámci rozsahu tohoto vynálezu, nahradit trubkovité prvky rotačním tělesem, u kterého jsou separační povrchy vytvořeny stěnami velkého počtu sousedících a axiálně orientovaných, na obou koncích otevřených kanálů nebo otvorů v rotačním tělese.

Vynález se rovněž týká procesu přerušované separace tuhých • · · · · ·

částic z tekutiny odstředivou sedimentací, při které je směs tekutiny-částic, která se má separovat, vedena do vtokové komory nádoby rotujícího separátoru, ve které je směs přinucena rotovat společně s kontejnerem. Proces je zvláště charakteristický tím, že tekutá směs potom musí téci laminárním tokem přes množství na obou koncích otevřených rovnoběžných kanálů, které jsou uspořádány axiálně a v prstencovité formaci okolo střední osy kontejneru, a které jsou přitom obvodově a radiálně umístěny těsně u sebe. Částice směsi, které protékají kanály, jsou vystaveny zatížení g o hodnotě menší jak 500, lépe menší jak 100, přičemž se vlivem odstředivé síly na stěnách kanálů vysráží, zatímco separovaná a vyčištěná tekutina je odváděna směrem k výtoku. Jakmile hodnota koncentrace částic přesáhne předem stanovenou hodnotu, přítok směsi a rotace kontejneru se zastaví, a to za účelem vyprázdnění částicového sedimentu shromážděného na stěnách kanálů přes otvíratelný výtok.

Další znaky procesu, podle tohoto vynálezu jsou uvedeny v následujících závislých nárocích 20-23.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude podrobněji popsán s odvoláním na přiložené výkresy, na kterých:

obr.1 schematicky znázorňuje první provedení separačního zařízení podle tohoto vynálezu, které pracuje na principu odstřeďování, obr.la znázorňuje zařízení z obr.l, které je opatřeno podložkou, která vede vtékající proud do separační zóny, obr.2 znázorňuje příčný řez separačním zařízením, vedený podél čáry A-A na obr.l,_r obr.2a znázorňuje zvětšený pohled na příčný řez části prvního provedení svazku trubek nebo kanálů v separační zóně, obr.2b znázorňuje zvětšený pohled na příčný řez části druhého provedení svazku trubek nebo kanálů v separační zóně, obr.2c znázorňuje ve větším měřítku provedení, u kterého jsou •0 0000 • ·· «00

0 0 0 0 0 • · · 0 « 0 ··· «· 0000

-ř, i

0

0 separační povrchy prvků vytvořeny množstvím přilehlých axiálních kanálů nebo otvorů v rotačním tělese, obr.3 schematicky znázorňuje druhé provedení separačního zařízení podle tohoto vynálezu, obr.4 schematicky znázorňuje třetí provedení separačního zařízení podle tohoto vynálezu, obr.5 znázorňuje modifikované provedení části výtoku separačního zařízení podle tohoto vynálezu, obr.6a a 6b znázorňuje možnou konstrukci výtokového otvoru sedimentu, který se může zavřít pomocí odstředivé síly v zařízení, a to podle tohoto vynálezu, obr.7 znázorňuje další možné provedení výtoku sedimentu separačního zařízení, a to podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l je znázorněno zařízení 10, které pracovně využívá odstředivou silu, a to podle prvního provedení tohoto vynálezu. Zařízení 10 zahrnuje separační rotor 12, který je otočně uložen a namontován v unášeči 14, a to pomocí válečkového ložiska 16. Rotor 12 zahrnuje vodotěsnou nádobu 18 ohraničenou válcovitou stěnou 20 a horní a spodní koncovou stěnou 22 a 24, dále zahrnuje svislý hřídel rotoru 26, který na horní straně nese pevně namontovanou řemenici 28, která je pomocí řemenu ve tvaru V (není znázorněna) poháněna elektromotorem, který může pracovat při různých rychlostech. Jednotlivé součástky rotoru jsou upevněny na unášeči 14 uzamykacími maticemi 29a, 29b.

Výplň z nylonu .30, nebo z podobného materiálu, je namontována na hřídel rotoru 26 uvnitř nádoby 18. Na horní Straně výplň vymezuje horní sběrnou komoru 32, a to společně s horní koncovou stěnou 22. U dna, výplň 30 se spodní koncovou stěnou axiálně vymezuje druhou sběrnou komoru 34. Výplň 30 vymezuje v radiálním směru prstencovítou separační komoru nebo zónu 36., a to společně s válcovitou stěnou 20.

U horní části hřídele rotoru 26 se nachází vtokový otvor 38

4« 44*· • 4 • 44

4 4 4

4 4

444 44

4

44 • 4 4 ·

4 44

444 4 4

4 4

44

I tekutiny, která se má separovat, a radiálně směrované vtokové

I otvory 29, které spojují vtok 38 s horní sběrnou komorou 32 v

I nádobě. Ve spodní části hřídele rotoru 26 se nachází výtokový otvor 40 separované tekuté fáze, který je spojený se spodní sběrnou komorou 34 pomocí radiálních otvorů 42. Drenážní ventily sedimentu 44, které se mohou otvírat a zavírat, jsou umístěny u dna prostoru deprese 45, ve spodní koncové stěně 24.

Separační prvky vytvářející povrch jsou umístěny v prstencoví té separační komoře 36. Separační prvky jsou vytvořeny, v souladu s tímto vynálezem, pomocí velkého počtu

Q axiálně orientovaných tenkostěnných trubek 46 (obr.2). Trubky 46 jsou vyrobeny z lehkého materiálu, například z plastu, t.j. z PVC nebo polypropylénu, a mají průměr menší než 10 mm, lépe okolo 3 mm. Trubky 46 jsou na obou koncích otevřené a spočívají na tuhém roštu, síti nebo sítu 47, který má plochu bez < otvorů, která zamezuje průchodu tekutiny nebo sedimentu.

Popsané zařízení pracuje následovně:

’ tekutá směs, která se má separovat, zvláště směs s jemnými a těžko separovatelnými částicemi s hustotou, která se blíží l hustotě tekuté fáze, protéká vtokem 38 a vtokovými otvory 40 do ; horní sběrné komory 32 separačního rotoru 12. Zde je tekutá ř

·- směs urychlovaná rotováním společně s nádobou 18. Rychlost otáčení je volena tak, aby byla relativně nízká, aby hodnota g se pohybovala pod 500, lépe pod 100, přičemž tok tekutiny í separační komorou 36., to znamená trubkami 46, je přizpůsoben rychlosti klesání částic a. otáčkám hřídele 12 a může se

Γ ~ .

? vypočítat pomocí Stokeova zákona, nebo se muže stanovit ř experimentálně. Při průchodu trubkami 46 tekutina zcela sleduje ý rotaci nádoby 18, což vede ke vzniku laminárního toku a ke

j. jjp “ ______ - vzniku výhodných podmínek pro separování. Sedimentační _Si vzdálenost ke stěnám trubek je malá, což znamená, že částice v tekutině se dostanou ke stěně při poměrně nízké střední rychlosti otáčení (nízká hodnota g), přičemž se vytváří agregované částice, nebo jiné sedimenty, a to v závislosti na druhu aplikace, tak jak to bude dále popsáno u praktických • · · · · ·

I příkladů.

I Jestliže se stupeň separace zhoršuje, to znamená, že se

I koncentrace částic ve výtoku zvyšuje, což ukazuje na skutečnost,

I že byla dosažena kapacita průchodnosti svazku trubek, vtok 38 se

I uzavře a rotace se zastaví. Po zastavení rotoru 12 a tím i toku

I tekutiny, koncentrovaný sediment sjede dolů do spodní sběrné

I nádoby 34., možná s pomocí zbývající tekutiny v nádobě. Odvodní

I ventily 44 jsou v tomto stádiu otevřené. Je nutném poznamenat,

I * že rychlost otáčení (ot/min) během odstřeďování se volí taková,

I aby se sediment příliš netlačil na stěny trubek. U některých ^w aplikací se nicméně požaduje vyplachování, například při zvýšené teplotě, nebo s použitím chemických čisticích látek. Vyprazdňování sedimentu se může ulehčit použitím vibrátoru, tak jak to bude popsáno v souvislosti s obr.5. Během vyprazdňování se může v průběhu zbývajícího procesu udržovat plynulý tok, a to pomocí vyrovnávací nádrže (není znázorněna) připojené ke vtoku 38. Fáze vyprazdňování by neměla trvat déle jak 5 minut.

U provedení na obr.l, tekutina prochází trubkou 46 v separační komoře 36 směrem dolů, a to působením gravitační síly.

Obr.la znázorňuje separační zařízení z obr.l s vyměnitelnou podložkou 49 usměrňující tok, která je umístěna ve sběrné komoře 32. Podložka je určena k tomu, aby při relativně malém toku tekutiny ji pomáhala vytékat do radiálně vnější plochy svazku trubek 46 tím, že zakrývá radiálně vnitřní část plochy svazku trubek.

' Na obr.2 je znázorněn příčný řez separačním rotorem 12. Na obr.2a je ve zvětšeném měřítku znázorněno kruhové uspořádání trubek 46. Prstencovítá separační komora 36 může mít, v í závislosti na rozměrech zařízení, několik tisíc trubek 46. Délka [- trubek 46 se může rovnat délce běžných nápojových brček. Znamená to, že hmotnost svazku může být velmi malá a rovněž výrobní náklady mohou být nízké. Trubky 46 mohou být vyrobeny jako * koherentní prstencovitá kazeta s vhodným těsněním mezi jednotlivými trubkami 46, například na konci trubek, aby se tím zabránilo protékání tekutiny mezi trubkami.

• · · · · ·

Obr.2b znázorňuje alternativní provedení válcovitého prvku ve formě trubek šestiúhelníkového tvaru, které jsou uspořádány do tvaru plástve. Plástev lze rovněž získat sestavením profilovaných vrstev z desek. Obr.2c znázorňuje další možné provedení, u kterého jsou trubkovité prvky 46., 46' nahrazeny tělesem 50, ve kterém se nachází velký počet otvorů, nebo kanálů 50a. jejichž stěny vytváří sedimentační povrch, tak jak jej vytváří stěny trubek 46, 46¹.

Obr.3 znázorňuje další provedení separačního zařízení, podle tohoto vynálezu, které v podstatě odpovídá zařízení z obr.l, ale kde separační proces v separační komoře 36 probíhá proti gravitační síle. Tekutá směs určená k separování se přivádí přes vtokovou trubku 48 do rotačního hřídele 26 a je zavedena přes radiální vtokovou trubku 51 do spodní sběrné komory 34. Ve ý sběrné komoře 34 dochází k rotaci a urychlování tekutiny společně s rotorem, čímž se může realizovat separace větších částic v samotném komoře 34, a to před tím, než tekutina vstoupí do trubek 46 ve směru nahoru, kde zanechává menší, mnohem obtížněji separovatelné částice, a to během laminárního toku v trubkách 46. Separovaná tekutina potom teče do horní sběrné komory 32 a odtud vytéká přes výtokové otvory 52 do výtoku 40 _t v hřídeli rotoru 26. U tohoto provedení má shromážděný sediment na stěnách trubek kratší vzdálenost pohybu během vyprazdňovací fáze, jelikož sediment má tendenci být umísťován, ve větším množství, směrem ke dnu trubek 46.

Obr.4 znázorňuje třetí provedení separačního zařízení podle i, tohoto vynálezu, kdy toto zařízení odpovídá již popsanému

F zařízení, ale kde k separaci dochází v trubici souosých separačních komor 36 a 53, kdy obě komory mají svazek jk· _________ trubkovitých separačních prvku. 46, které již byly popsány.Vnější separační komora 36 je od vnitřní separační komory oddělena válcovitou oddělující stěnou 54. která vystupuje vzhůru do horní sběrné komory, a společně s částí vodorovné stěny 56 děli horní sběrnou komoru na vstupní část komory 58 a výstupní < část komory 60. Druhá uzavřená sběrná komory 34 sestává, v tomto

R provedení, ze sedimentační a směr toku obracející komory. Jak je vidět na obr.4, tekutá směs je vedena přes vtok 38 a radiální vtokové trubky 62 do části vstupní komory 58, prochází přes vnitřní separační komoru 53 ve směru gravitace, přičemž dochází k první separaci snadno separovatelného materiálu, a to ještě před otočením toku tekutiny v komoře 34. kdy je dále tekutina nucena téci proti gravitační síle ve vnější separační komoře 36, kde díky vysoké hodnotě g, dochází k hlavní separaci malých, obtížně separovatelných částic, a to ještě před tím, než odpadní tekutina opustí rotor přes radiální otvory 64 a výtok 40 v hřídeli rotoru 26.

Po dosažení sedimentační kapacity svazku trubek a v odpadní tekutině, se zvýší procentuální obsah částic, zastaví se tok a rotace a sediment, vlivem gravitace a tření o stěny plastových trubek při proudění, klesne do komory 34. odkud se může odstranit, tak jak to již bylo popsáno, nebo pomocí jiných způsobů, které budou popsány v souvislostí s obr.5-7. Výhodou dvoukomorového uspořádání na obr.4 je to, že větší a těžší částice, které byly vyseparováný ve vnitřní komoře 53, jsou vystaveny menším hodnotám g, a proto nebyly tak silně sbaleny pro následné efektivní vyprazdňování. Vibrace a vyplachování může být z důvodu úplného odvodnění rovněž požadováno, přičemž vyrovnávací nádrž (není zobrazena) spojená s vtokem zařízení umožňuje plynulý tok ve zbývající části procesu, jestliže je to během relativně krátké doby vyprazdňování požadováno.

Vyprazdňování sedimentační komory 34 se může provádět různými způsoby, které závisí na druhu sedimentu. Obr.5 znázorňuje provedení s kuželovitým dnem 66, kde je sediment odváděn pomocí gravitační síly, a zařízení opouští přes výtok odpadní tekutiny 40, jakmile je rotace ukončena. Pro vibraci separačního rotoru 12, a tím k usnadnění vyprazdňování sedimentu, se může použit vibrátor 68.

Obr.6 znázorňuje provedeni s kulovým ventilem 70, s předpětím vyvolaným vinutou pružinou, který je namontován na stěně rotoru

- 11 20.. Hmota koule a síla pružiny je uzpůsobená tak, že je ventil během rotace vlivem odstředivé síly zavřen, zatímco obr.6b znázorňuje, jakým způsobem pružina ventil otvírá, jestliže rychlost otáčení poklesne, aby se tím umožnil odvod sedimentu.

Obr.7 znázorňuje vyprazdňovací systém, který obsahuje axiální ventil s předpětím vyvolaným pružinou, který se může otevírat ručně nebo automaticky pomocí ovládacích prostředků. Spodní deska 72 je v tomto případě na hřídel rotoru 26 namontována bez možnosti otáčení, ale může se pohybovat axiálně. Spodní deska je opatřena pružinovým pouzdrem s kompresní pružinou 74 a těsněním 76, které těsní stěnu rotoru 20. Páky 78 jsou namontovány na držáku pružiny 77, který je upevněný na hřídeli rotoru 26. Aktivací pák 78, tak jak je to naznačeno šipkami 80, působí na sílu pružiny, která drží těsnění 76 v těsnící poloze, opačná síla, která těsnicí účinek ruší, a sediment se může vyprázdnit. Odstřeďování se při zaplnění separační komory 36 sedimentem musí nejprve zastavit, aby sediment mohl sjet dolů do sběrné komory 34.. Ventil se potom otevře á zařízení se nastartuje, čímž se sediment otáčivým pohybem, vlivem odstředivé síly, dostává ven, následně se ventil zavře a separační proces pokračuje. Dále popíšeme několik praktických příkladů.

Příklad 1

Zkouška separace kvasinek (pekařského droždí) se provádí v separačním zařízení podle prvního popsaného provedení znázorněného na obr.l. Největší rádius separační komory 36 byl 150 mm a nejmenší rádius byl 125 mm, přičemž komora byla _ „ zaplněna 2400 trubičkami z polypropylénu o průměru 3,00 mm a tloušťce materiálu 0,2 mm. Odstředivka měla rychlost otáčení 310 ot/min, a tím vygenerovala ve vnější části sedimentační komory zhruba 16 g.

Kvasinky se smíchaly s vodou a získala se suspenze s 0,9% • · · · objemem kvasinek. Suspenze se přečerpala do odstředivky pomocí hadicového čerpadla, u kterého se mohla kapacita měnit změnou rychlosti otáčení. Koncentrace kvasinek se stanovila odstřeďovánlm v laboratorní odstředivce po dobu 1,5 minuty při hodnotě gravitace 11000 g, a hodnoty se přečetly na trubicích odstředivky, které byly opatřeny stupnicí.

Separace se prováděla při teplotě místnosti okolo 20°C a její výsledky byly zahrnuty do následující tabulky;

Průtok 1/hod	23	60	94	132
Koncentrace kvasinek u vtoku v %	0,9	0,9	0,9	0,9
Koncentrace kvasinek u výtoku v %	0,05	0,08	0,15	0,20
Separace kvasinek v %	94	91	84	79

Po provedené zkoušce se zařízení umožnilo pracovat při průtoku okolo 100 1/hod. Po tom, co koncentrace kvasinek začala stoupat se tok zastavil a otáčky se postupně snižovaly tak, že se zařízení postupně zbavovalo separované tekutiny. Jakmile kvasinky začaly zařízení opouštět, pod výtok 40 se umístila nádoba a otáčení se zcela zastavilo. Aby se odstranil zbytek kvasinek, otevřely se dvě 10 mm výpustné zátky 44 ve spodní části 24 sedimentační komory 34., a tím se kvasinkový koncentrát mohl odvést. Provedla se analýza shromážděného kvasinkového koncentrátu a zjistilo se, že obsahuje přibližně 60% objemu kvasinek. Po rozebrání zařízení se zjistilo, že v trubkách zůstalo jenom bezvýznamné množství kvasinek, což dokázalo, že se sediment dá ze separační komory při shora zmíněných hodnotách g snadno odvést.

Příklad 2

Provedla se odpovídající zkouška separace v separačnxm zařízení se dvěma soustřednými a prstencovítými separačními komorami 36., 53 (obr.4). Vnější komora 36 měla stejné rozměry jako komora z příkladu 1, vnitřní komora 52 měla největší rádius 117 mm a nejmenší rádius 75 mm a byla zaplněna 2800 trubičkami stejného typu jako u předchozího příkladu. Nejvyšší hodnota g v separační komoře 53 byla 12. zařízení pracovalo při stejných otáčkách, s výjimkou posledního vzorku, u kterého se otáčky zvedly na 420 ot/min. Výsledky separace jsou uvedeny v následujících tabulkách:

Test A:

Průtok 1/hod	23	38	60	132
Koncentrace kvasinek u vtoku v %	1,0	1,0	1,	0 1,0
Koncentrace kvasinek u výtoku v %	0,00	0,02	o,	025 0,20
Separace kvasinek v %	100,0	98,0	97	,5 80,0
Test B:
Ot/min	310	310	310	310 310	420
Průtok 1/hod	23	38	60	94 132	132
Koncentrace kvasinek u vtoku v %	1,5	1,5	1,5	1,5 1,5	1,5
Koncentrace kvasinek u výtoku v %	0,00	0,01	0,02	0,05 0,15	0,06
Separace kvasinek v %	100,0	99,3	98,7	96,7 90.0	96,0

Výsledek separace při testu B v podstatě ověřil výsledek testu A, to znamená velmi dobrou separaci až do kapacity zhruba 50,6 1/hod a zlepšení se dosáhlo při nejvyšší kapacitě 132 1/hod, když se otáčky zvedly z 310 na 420 ot/hod nebo z hodnoty g 16 na hodnotu g 22 ve vnější separační komoře .36. Ukázalo se, že i při dvou separační ch komorách 36., 53 a vyšších otáčkách, se může koncentrát kvasinek, po zastavení rotace, snadno z komory 34 odvést.

V rámci rozsahu tohoto vynálezu je možné měnit konstrukci u mnohých komponent separačního zařízení. Například profil příčného řezu trubkovitých prvků nebo kanálků, které vytváří povrch, mohou mít jiný tvar, než již uvedený a zobrazený, například může mít víceboký tvar nebo oválný tvar. Pevné plnidlo 30 může být nahrazeno dutým tělesem. Vtoky a výtoky mohou mít vhodné rozměry při stejné velikosti, čímž se omezuje pokles tlaku v zařízení.

λ) • · ·» ···· «· ·· • · · · « · · · « · · • · · ·* · ···· • · · « · · · β β β e « « • · · · · · · · · · • · · · · · · ·· · · ··

Claims

Zařízení pro přerušovanou separaci tuhých částic z tekutiny pomocí odstředivé sedimentace zahrnuje :

nádobu /18/, která se může otáčet okolo svislé osy, a která zahrnuje vtok /38, 48/ tekutiny určené k separování, separační zónu /36/ s prvky se sedimentačním povrchem, horní a spodní sběrné komory /38, 58, 60, 34/, které jsou spojeny se separační zónou /36/ a výtok /40/ tekutiny, která byla v separační zóně /36/ zbavena částic a výtok /44, 70/, který se může otvírat a zavírat pro průchod částicového sedimentu shromážděného na prvcích se sedimentačními povrchy, přičemž zařízení je charakteristické tím, že prvky se sedimentačními povrchy jsou vytvořeny množstvím těsně u sebe umístěných trubkovitých prvků /46/, které jsou orientovány axiálně a uspořádány tak, že vytváří okolo střední osy otáčející se nádoby /18/ prstenec, přičemž trubkovité prvky jsou na obou koncích otevřené.

Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že spodní sběrná komora /34/ vytváří na jedné straně komoru tekutiny, která se má separovat, a na druhé straně výtokovou komoru pro částice umístěné na stěnách trubek (to je sedimentu), zatímco horní komora /32/ vytváří výtokovou komoru pro tekutinu bez částic, kde zmíněná tekutina teče směrem nahoru přes trubkovité prvky /46/.

Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že horním sběrná komora /32/ vytváří vtokovou komoru tekutiny, která se má separovat, zatímco spodní komora /34/ vytváří výtokovou komoru pro tekutinu zbavenou částic, kde tekutina teče směrem dolů přes trubkovité prvky /46/, a dále pro částice na stěnách trubek, to znamená pro sediment.

t

Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, «· ♦· ···· ·· ·· • * · · · ···· ·· ·· ·· ·· ·· že trubkovité prvky jsou uspořádány do dvou prstencovítých formací, které jsou od sebe odděleny vodotěsnou mezistěnou /54/, a tím, že horní sběrná komora nad trubkovitými prvky /46/ je rozdělena na část komory s vtokem /58/, která je spojena s radiální vnitřní formací /53/ trubkovitých prvků /46/, zatímco vnější část komory /60/ je ve spojení s radiální vnější prstencovítou formací /36/ trubkovitých prvků /46/.

5. Zařízení podle nároku 4,vyznačující se tím, že spodní sběrná komora /34/ pod trubkovitými prvky /46/ v nádobě /18/ vytváří směr obracející komoru separované tekutiny a sběrnou a vyprazdňující komoru částic sedimentu usazených na stěnách trubek.

6. Zařízení podle jednoho z nároků 1-5, vyznačuj ící se t í m, že trubkovité prvky /46/ mají průměr okolo
2-10 mm.
7. Zařízení podle nároku 6,vyznačující se tím, že průměr je roven cca. 3 mm.
8. Čistička podle nároku 7,vyznačující se tím, že trubkovité prvky /46/ mají tloušťku stěny cca. 0,2 mm.
9. Zařízení podle nároku 6- 9,vyznačující se tím, že trubkovité prvky mají příčný řez kruhový nebo ’ mnohostranný.
10. Zařízení podle jednoho z nároků 6-9, vyznačující se tím, že trubkovité prvky /46 jsou vyrobeny z plastu, například z polypropylénu.
11. Zařízení podle jednoho z nároků 6-10, vyznačující se tím, že trubkovité prvky /46/ • · • · · · ·· · 4f·· • · · · · · ···« ·« · 9- · » · 9 999 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 99 99 99 99

- 17 mají hustotu blízkou hustotě separované tekutiny.
12. Zářízení podle jednoho z nároků 6-11, vyznačující se tím, že trubkovité prvky /46/ jsou těsně spojeny do prstencovíté kazety trubkovitých prvků.
13. Zářízení podle nároku 6- 12,vyznačující se tím, že trubkovité prvky /46/ spočívají na spodní desce /47/ jemné síťové struktury.
14. Zářízení podle nároku 1-13, vyznačující se tím, že nádoba /18/ je otočně namontována na nad ní ležícím nosiči /14/ nad rotačním hřídeli /26/, který je pevně spojen s nádobou, přičemž hřídel má vtokový otvor /38/ kapaliny, která se má separovat.
15. Zářízení podle nároku 1-15,vyznačující se tím, že nádoba /18/, určená k formování výtoku sedimentu, má prvek dna /72/, který se pohybuje v axiálním směru mezi utěsněnou a uzavřenou polohou proti příčné omezující stěně /20/ nádoby a otevřenou polohou oddělenou od příčné omezující stěny /20/.
16. Zářízení podle nároku 1-14,vyznačující se tím, že ventily výtoku sedimentu /70/, které se mohou pomocí odstředivých sil zavírat, jsou umístěny na příčné omezující stěně /20/ nádoby /18/.
17. Zařízení podle nároku 1-16,vyznačující se tím, že vibrační zařízení je určeno k vibraci nádoby /18/, aby se tím usnadnilo vyprazdňování sedimentu, přítomného v nádobě, při odstřeďování.
18. Zářízení pro přerušovanou separaci tuhých částic z tekutiny pomocí odstředivé sedimentace zahrnuje :

·· nádobu /18/, která se může otáčet okolo svislé osy, a která zahrnuje vtok /38, 48/ tekutiny určené k separování, separační zónu /36/ s prvky se sedimentačním povrchem, horní a spodní sběrné komory /32 a 34 resp./, které jsou spojeny se separační zónou /36/ a výtok /40/ tekutiny, která byla v separační zóně /36/ zbavena částic a výtok /44/, který se může otvírat a zavírat pro průchod částicového sedimentu shromážděného na prvcích se sedimentačními povrchy, přičemž zařízení je charakteristické tím, že prvky se sedimentačními povrchy jsou vytvořeny množstvím přilehlých, axiálně orientovaných kanálů /50a/ v rotačním tělese /50/, kdy zmíněné kanály jsou na obou koncích otevřené.
19.Postup přerušované separace pevných částic z tekutiny pomocí odstředivé sedimentace, při kterém směs tekutiny a částic, která se má separovat, je vedena do vtokové komory / 32, 34, 58/ rotační nádoby separátoru /18/, kde směs tekutiny a částic je přinucena se otáčet společně s nádobou /18/, přičemž zmíněný proces je charakteristický tím, že směs tekutiny a částic je nucena téci laminárním tokem přes množství obvodově a radiálně těsně přilehlé vodorovné kanály /46, 50a/ umístěné axiálně, a přitom společně vytvářet prstenec okolo střední osy nádoby, který je na obou koncích otevřený, přičemž částice, ve směsi tekutiny a částic, procházející kanály /46, 50a/ jsou vystaveny přetížení g menším jak 500, lépe menším jak 100, aby se pomocí odstředivých sil mohly usadit na stěnách kanálů, zatímco separovaná a čištěná tekutina je vedena do výtokového otvoru /40/, a jestliže koncentrace částic v čištěné tekutině přesáhne předem stanovenou hodnotu, zastaví se vtékání směsi tekutiny a částic společně s rotací nádoby, aby se přes otvíratelný výtok /44, 70/ odstranil sediment nashromážděný na stěnách kanálů.
20.Postup podle nároku 19, vyznačující se tím, že »♦ • · ·. · · · · · · · · * • » · · · · ··· • · · · * · · · · · · tekutá směs je vedena svislý směrem nahoru přes kanály /46, 50a/.
21. Postup podle nároku 19,vyznačující se tím, že tekutá směs je vedena svislým směrem dolů přes kanály /46, 50a/.
22. Postup podle nároku 19, vyznačující se tím, že tekutá směs je vedena svislým směrem dolů do radiálně vnitřní skupiny /53/ kanálů /46/, a je dále vedena svisle nahoru přes vnější skupinu /36/ kanálů /46/ v sérii se směrem a proti směru působení gravitační síly.
23. Postup podle jednoho z nároků 19 - 22, vyznačující se t í m, že nádoba během vyprazdňování sedimentu vibruje.