FI56591C - Foerfarande och anordning foer behandling av vaetska - Google Patents

Description

l-.ylTT] ΓβΙ (11) KUULUTUSJUI.KAISU -ccö< ήΒΓα LBJ (11) UTLÄGGN I NGSSKRIPT 90991 C Patentti myönnetty II 02 1930 • ÄÄSj (45) . patent meddelat 'S (51) Ky.lk.*/lntiCI.· Q 01 I 1/00 i £ q |_p| Ι,,ΑΝ D (21) PttMttlhtk«imis — P»t«ntwwöknln| 782829 (22) H»k«mlspUvi — An«ökninpda| 1^. 09 · ?8 (23) Alkupilvt — Giltighatsdag lU. 09 - T8 (41) Tullut Julkitekil — Bllvlt offantilf

Patentti- ja rekisterihallitut /44) Nlhtiviksipanon f» kuuLJulkalaun pvm. —

Patent-OCh reglsterstyrelsen Aniökan utlagd oeh utl.skrlften publlcarad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Bagtrd prlorltat (71)(72) Niilo Kaartinen, Vuolahti, 21620 Kuusisto, Suomi-Finland(Fl) (7*0 Oy Heinänen Ab (5*0 Menetelmä ja laitteisto nesteen käsittelemiseksi - Förfarande och anordning för behandling av vätska Tämän keksinnön kohteena on menetelmä nesteen käsittelemiseksi neste-tiloista sekä jäädyttämällä suljettavilla hanoilla varustetuista johdoista muodostuvassa järjestelmässä, jossa menetelmässä neste-erä johdetaan ensin johonkin järjestelmään kuuluvista tiloista ja suljetaan siihen ja tämän jälkeen mainittu neste-erä siirretään järjestelmässä jäljempänä olevaan tilaan tilojen välillä olevan yhdysjohdon kautta avaamalla yhdysjohdon sekä ensinmainittuun tilaan liittyvän tulojohdon hanat ja antamalla neste-erän siirtyä jäljempänä olevaan tilaan tulo-johtoa myöten saapuvan virtauksen työntämänä.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa no. 781090 on esitetty neste-erien käsittelymenetelmä, jossa nestettä käsitellään säilytys- tai käsittely-tilojen ja niitä yhdistävien johtojen muodostamassa järjestelmässä. Tässä menetelmässä neste-erän siirtäminen tilasta toiseen suoritetaan paine-eron avulla ja erän ohjaamiseksi haluttuun tilaan ja sulkemiseksi siihen on johdot varustettu lämpötilan suhteen säädettävillä hanoilla, joiden toiminta perustuu johdossa olevan nesteen jäätymiseen. Mainitussa patenttihakemuksessa on edelleen esitetty laitteisto, joka voi käsittää peräkkäisten säilytys-, annostelu- ja sekoitustilojen muodosta- 2 66591 mia Kombinaatioita, joiden avulla eri neste-eriä voidaan sekoittaa Keskenään. Neste-erän siirto lähimpänä sijaitsevasta annostelut!lasta sekoitustilaan tapahtuu tällöin kauempana sijaitsevasta tilasta saapuvan toisen nesteen työntämänä, jolloin viimeksimainittu neste samalla huuhtelee ko. annostelutilan.

Neste-erien annosteluun ja sekoittamiseen siirtämällä niitä tilasta toiseen suomalaisen patenttihakemuksen 781090 mukaisella menetelmällä ja laitteistolla liittyy kuitenkin eräitä epäkohtia, jotka aiheuttavat virheitä kvantitatiivisessa nesteiden käsittelyssä. Koska käsiteltävät neste-erät ovat hyvin pieniä ja laitteistoon kuuluvien johtojen poikkipinta-alat tämän johdosta lähestyvät kapillaarimittoja, muodostuu varsinkin johtojen koveriin pintoihin kapillaarivoimien vaikutuksesta nestejäämiä. Nämä pienentävät johtoa myöten seuraavaksi siirrettävän neste-erän,tila-vuutta ja johtavat siten virheelliseen annosteluun. Lisäksi nestejäämä saattaa sisältää hyvin korkeana pitoisuutena liuennutta komponenttia, joka sekoittuessaan seuraavaan neste-erään, jossa kyseisen komponentin pitoisuus on alhainen, aiheuttaa suuren virheen. Nestejäämiä voidaan pienentää voimakkaalla, turbulentilla kaasupuhalluksella ja jatkettaessa | puhallusta kyllin pitkään saadaan haihtuvat komponentit täysin poistetuiksi. Seuraavan neste-erän tilavuusvirhe pienenee tällöin olennaisesti mutta haihtumattomien komponenttien aiheuttama konsentraatiovirhe ei i vähene. Pahimmassa tapauksessa haihtumattomat komponentit voivat muodos-taa kiinteää ainetta, joka tukkii johdon. Toisena virhelähteenä mainitun | hakemuksen mukaisessa menetelmässä ja laitteistossa on hanan vaihteleva täyttyminen dynaamisen sulkeutumisen yhteydessä. Hanan, joka on etukäteen jäähdytetty nesteen jäätymispisteen alapuolelle, täyttymisaste riip -puu hanan kohdalle saapuvan nesteen nopeudesta, joka puolestaan vaihte-lee nesteen viskositeetin tai nestettä siirtävän paine-eron mukaan. Hanan täyttymisasteen vaihtelu aiheuttaa tilaavuusvirhettä siirrettäessä hanan sulkemaa neste-erää aikanaan eteenpäin. Virhettä voidaan vähentää pienentämällä hanan tilavuutta, mutta tällöin hanan virtausvastus kasvaa ja hanaan liittyvien koverien pintojen säteet vastaavasti pienenevät, jolloin nestejäämiä aiheuttavat kapillaarivoimat kasvavat. Lisäksi virhettä voi aiheutua siitä, että jotkut käsittelyn kohteena olevat nesteet , muuttuvat jäätyessään käyttökelvottomiksi mutta joutuvat kuitenkin mukaan seuraaviin käsittelyvaiheisiin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa menetelmä nesteen käsittelemiseksi, jossa edellä esitetyt epäkohdat on vältetty. Tunnusomaista keksinnölle on se, että tulojohto ja yhdysjohto sekä niiden välillä oleva nestetila täytetään aluksi apunesteellä ja tulo- ja yhdysjohtojen hanat 3 56591 jäädytetään umpeen, että mainittu tila sen jälkeen tyhjennetään apunes-teestä tilaan liitettyjen hanallisten apujohtojen kautta, kuivataan, täytetään käsittelyn kohteena olevalla neste-erällä ja suljetaan jäädyttämällä apujohdoissa olevat hanat umpeen ja että lopuksi suoritetaan neste-erän siirto avaamalla apunesteellä suljetut hanat tulo- ja yhdys-johdoissa ja pitämällä apujohtojen hanat samanaikaisesti suljettuina.

Tulo- ja yhdysjohtojen sulkemisella apunesteellä saavutetaan se olennainen etu, että johdoissa olevat hanat voidaan jäädyttää umpeen nesteen ollessa olennaisesti liikkumattomana, jolloin hanat täyttyvät kokonaisuudessaan. Lisäksi apunesteeksi valitaan sellainen neste, jossa ei tapahdu minkäänlaista muutosta jäätymisen ja sulamisen seurauksena. Apu-nesteenä on sopivaa käyttää esim. käsiteltävässä neste-erässä olevaa liuotinta, jolloin apunesteen sekoittumisesta neste-erään ei aiheudu minkäänlaista haittaa.

Nestejäämistä aiheutuvat virheet vältetään keksinnön mukaisessa menetelmässä edelleen sillä, että mainittu nestetila voidaan puhdistaa ja kuivata apujohtojen kautta ennen käsiteltävän neste-erän annostelua. Apu-neste, jolla tila on aluksi ollut täytettynä, voi olla vaikeasti haihdutettavaa, ja kuivaus on tällöin nopeutettavissa huuhtelemalla tila aluksi helposti haihtuvalla nesteellä, joka sitten haihdutetaan kaasuvir tauksella kuiviin. Tilan puhdistus ja kuivaus, samoin kuin sen täyttäminen käsiteltävällä neste-erällä voidaan suorittaa täysin riippumatta siitä, mitä järjestelmän muissa osissa samanaikaisesti tapahtuu, mikä olennaisesti nopeuttaa käsittelytoimintoja. Käsiteltävä neste-erä tuodaan tilaan kuivausvaiheen jälkeen mainittujen apujohtojen kautta ja poistumistienä toimivassa johdossa oleva hana sulkeutuu tilan täytytty-ä dynaamisesti. Tämän hanan täyttymisasteessa esiintyvät vaihtelut samoin kuin jäätyneen nesteen mahdollinen pilaantuminen ovat vailla merkitystä, sillä hanoissa jäätynyt neste ei enää joudu mukaan neste-erän jatkokäsittelyyn.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto edellä kuvatun menetelmän soveltamiseksi. Tämä laitteisto vastaa suomalaisessa patenttihakemuksessa 7B1090 esitettyä laitteistoa siinä, että se muodostuu ainakin kahdesta neste-tilasta, tilojen välillä olevasta yhdysjohdosta sekä toiseen mainituista tiloista liittyvästä tulojohdosta ja että mainitut yhdysjohto ja tulo-johto on varustettu jäädyttämällä suljettavilla hanoilla. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle laitteistolle on se, että ainakin tulojohdolla varustettuun tilaan on liitetty lisäksi apujohdot, joissa on jäädyttämällä 4 suljettavat hanat. j6591

Eräälle keksinnnön mukaisen laitteiston edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että tulo-, yhdys- ja apujohdoissa olevat hanat on sijoitettu siten, että ne rajoittuvat välittömästi nestetiloihin. Tällöin hanojen ja nestetilojen välille ei jää kuollutta tilaa, joka hidastaisi tilojen huuhtelua ja kuivausta. Lisäksi on edullista, jos nes.-; tetilaan rajoittuvista hanoista toiseen, apujohtoon kuuluva hana on olen-1 j naisesti muita hanoja kapeampi. Tätä kapeaa hanaa käytetään poistohana- j na, jolloin sen dynaaminen sulkeutuminen täyttövaiheessa tapahtuu nope- ] asti. Täyttöä edeltävässä huuhtelu- ja kuivausvaiheessa hanan läpi kul- | kee pääasiassa kaasua, joten sen pienestä volyymista ei aiheudu sanot- i tavaa haittaa. Muita hanoja puolestaan ei jouduta sulkemaan dynaamisesti! ja näinollen niiden tilavuudella ja sulkeutumisnopeudella ei ole mer- j kitystä. Ne voivat siten olla sähköisesti pienitehoisia ja tilavuudel- i taan suhteellisen suuria, jolloin niiden virtausvastus on mahdollisimman pieni. j

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti esimerkin avulla j viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä keksinnön mu- ! kaista laitteistoa.

Piirustuksessa esitetty kolmesta nestetilasta 1-3 ja niihin liittyvistä johdoista muodostuva laitteisto on osa laajemmasta, tiloista ja niitä yhdistävistä johdoista muodostuvasta nesteenkäsittelyjärjestelmästä. Tilat 1 ja 2 toimivat neste-erien annostelutiloina ja tila 3, jonka tilavuus on tilojen 1 ja 2 yhteenlaskettua tilavuutta suurempi, toimii sekoitustilana. Tilat 1-3 on kytketty toisiinsa johdoilla 4 ja 5 ja lisäksi tila 1 on varustettu tulojohdolla 6 ja tila 3 poistojohdolla 7. Kuhunkin tiloista 1-3 liittyy edelleen apujohdot 8-13 ja johtoihin 4 ja 5 liittyy haarajohdot 14 ja 15. Johdot 4-13 on varustettu välittömästi nestetiloihin 1-3 rajoittuvilla hanoilla 16-27 ja haarajohdot 14 ja 15 on varustettu vastaavasti välittömästi johtoihin 4 ja 5 rajoittuvilla hanoilla 28 ja 29. Hanat 16-29 ovat johtoihin muodostettuja lämpötilan suhteen säädettäviä kohtia, joissa johto on jäädytettävissä umpeen. Apujohdoissa 9, 11 ja 13 oleva hanat 23, 25 ja 27 ovat muita hanoja kapeampia ja näinollen ne ovat suljettavissa dynaamisesti, so. nestevir- * taus pysähtyy silmänräpäyksessä saapuessaan edeltäkäsin jäähdytetyn hanan kohdalle.

Piirustuksessa esitetty laitteisto on tarkoitettu suorittamaan kahden 56591 neste-erän annostelu tiloissa 1 ja 2 ja näiden erien sekoitus ja laimennus tilassa 3. Ensimmäisenä vaiheena on tilojen 1-3 ja johtojen 4 ja 5 puhdistaminen puhtaan liuottimen avulla. Tilan 2 osalta tämä tapahtuu siten, että johtojen 14, 4, 5 ja 15 kautta johdetaan liuotinta ja johtojen ja tilan 2 puhdistuttua riittävästi suljetaan hanat 2Θ, 1Θ, 19 ja 29. Tämän jälkeen avataan apujohtojen 10 ja 11 hanat 24 ja 25 ja poistetaan liuotin tilasta 2 johtamalla sinne apujohtojen kautta aluksi kaasua ja helposti haihtuvaa vaihtonestettä ja lopuksi pelkkää kuivaa kaasua siksi kunnes tila on kuivunut. Kuivauksen riittävyys voidaan testata hanan 25 avulla kytkemällä se virrattomaksi. Mikäli hanan kohdalla tällöin tapahtuu jäätymistä, mikä havaitaan kaasuvirtauksen pienenemisenä, on kuivausta vielä jatkettava. Tilojen 1 ja 3 puhdistus, huuhtelu ja kuivaus voidaan suorittaa täysin vastaavalla tavalla. Tilan 2 täyttäminen muodostettavan seoksen komponenttina olevalla neste-erällä tapahtuu apujohdon 10 kautta. Tilan täytyttyä nestevirtaus saapuu apujoh-dossa 11 olevan hanan 25 kohdalle, joka sulkeutuu välittömästi. Tämän jälkeen suljetaan myös hana 24 apujohdossa 10. Tilan 1 täyttäminen toisella seoskomponenti1la tapahtuu vastaavasti apujohtojen 8 ja 9 avulla.

Tässä vaiheessa muodostettavan seoksen komponentit ovat suljettuina tiloihin 1 ja 2 ja johdot 4 ja 5, samoin kuin hanat 16-20 ovat täynnä liuotinta. TämänjäIkeen suoritetaan tiloissa 1 ja 2 olevien neste-erien siirto tyhjänä olevaan tilaan 3 tulojohdon 6 kautta tuodun puhtaan liuottimen avulla. Tämä tapahtuu avaamalla hanat 16-20, jolloin liuotin työntää neste-erät edellään tilaan 3. Liuotin huuhtelee tällöin tiloihin 1 ja 2 annostellut nesteet kvantitatiivisesti tilaan 3 ja täyttäessään lopuksi tämän tilan suorittaa seoksen laimentamisen haluttuun tilavuuteen. Tila 3 sulkeutuu seoksen saapuessa hanaan 27. Tämän hanan vaihte-levasta täyttymisestä johtuva virhe on vähäinen, sillä hanan tilavuus or, tilan 3 suureen tilavuuteen verrattuna hyvin pieni.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuo-dot eivät rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä menetelmää voidaan käyttää pelkkään neste-erän laimentamiseen, jolloin tullaan toimeen laitteistolla, josta piirustuksessa esitetty annostelut!la 1 puuttuu ja johto 4 toimii tilan 2 tulojohtona.

Claims (5)

6 PATENTTIVAATIMUKSET 56591

1. Menetelmä nesteen käsittelemiseksi nestetiloista (1-3) sekä jäädyttämällä suljettavilla hanoilla (16-29) varustetuista johdoista (4-15) muodostuvassa järjestelmässä, jossa menetelmässä neste-erä johdetaan ensin johonkin järjestelmään kuuluvista tiloista (2) ja suljetaan siihen ja tämän jälkeen mainittu neste-erä siirretään järjestelmässä jäljempänä olevaan tilaan (3) tilojen välillä olevan yhdysjohdon (5) kautta avaamalla yhdysjohdon sekä ensinmainittuun tilaan liittyvän tulojoh-don (4) hanat (18-20) ja antamalla neste-erän siirtyä jäljempänä olevaan tilaan tulojohtoa myöten saapuvan virtauksen työntämänä, tunnettu siitä, että mainitut tulojohto (4) ja yhdysjohto (5) sekä niiden välillä oleva tila (2) täytetään aluksi apunesteellä ja tulo- ja yhdysjohtojen hanat (18-20) jäädytetään umpeen, että mainittu tila sen jälkeen tyhjennetään apunesteestä tilaan liitettyjen hanallisteh apu-johtojen (10,11) kautta, kuivataan, täytetään käsittelyn kohteena olevalla neste-erällä ja suljetaan jäädyttämällä apujohdoissa olevat hanat (24,25) umpeen ja että lopuksi suoritetaan neste-erän siirto avaamalla apunesteellä suljetut hanat tulo- ja yhdysjohdoissa ja pitämällä apujoh-tojen hanat samanaikaisesti suljettuina.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apunesteenä käytetään käsiteltävässä neste-erässä olevaa liuotinta.

3. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän soveltamiseksi, joka muodostuu ainakin kahdesta nestetilasta (2,3), tilojen välillä olevasta yhdysjohdosta (5) sekä toiseen mainituista tiloista liittyvästä tulojohdosta (4) ja jossa yhdysjohto ja tulojohto on varustettu jäädyttämällä suljettavilla hanoilla (18-20), tunnettu siitä, että ainakin tulojohdolla (4) varustettuun tilaan (2) on liitetty lisäksi apujohdot (10,11), joissa on jäädyttämällä suljettavat hanat (24, 25) .

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tulo-, yhdys- ja apujohdoissa (4-13) olevat hanat (16-27) on sijoitettu siten, että ne rajoittuvat välittömästi nestetiloihin (1-3).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että nestetilaan (1-3) rajoittuvista hanoista toiseen apujohtoon (9,11, 13) kuuluva hana (23,25,27) on olennaisesti muita hanoja kapeampi. 56591 PATENTKRAV * w w ι 7