NL8320104A - Werkwijze en inrichting voor de scheiding van bestanddelen uit een mengsel. - Google Patents

Description

8320104 vj

Werkwijze en inrichting voor de scheiding van bestanddelen uit een mengsel.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het scheiden van de bestanddelen van een vloeibaar mengsel, en in het bijzonder op het oplossen van talrijke zuiverings-, concentratie- en industriële verontreinigingsproblemen. De uitvinding heeft ook betrek-5 king op een inrichting voor de uitvoering van deze werkwijze.

Het komt vaak voor dat een industrieel proces tot de uitstoting van hete-ogene mengsels leidt, die meestal bestaan uit water dat sterk bezwangerd is met allerlei soorten van vaste deeltjes, slijk, vezels, enz. De kosten van de bekende zuiveringsinstallaties overschrij-10 den vaak de geringe middelen van industrieën, zodat de rivieren en de zeeën steeds toenemende hoeveelheden van dergelijk residu^water moeten opnemen.

Het is bekend hoe gebruik te maken van de centrifugaal-kracht om bestanddelen van verschillende dichtheden van een in hoofd-15 zaak vloeibaar mengsel te scheiden (melkafroming bijvoorbeeld). Maar wanneer een scheiding van hoge kwaliteit vereist is, is men gedwongen om de omwentelingsnelheid van de centrifugaalinrichting aanzienlijk te verhogen. Dit procestype wordt derhalve niet meer toegepast buiten bepaalde grenzen, wanneer de ongerieven (mechanische uitrustingsmoei-20 lijkheden en hoog energieverbruik) zwaarder wegen dan de prestaties.

Daarnaast is het bekend om mechanische constructies van ingewikkelde types (uurwerkmechanismen bijvoorbeeld) te reinigen door ultrageluidtrillingen uit te oefenen. Er wordt dan een beweging van onzuiverheden naar buiten de constructie waargenomen. Dit proces is tot 25 nu toe niet met succes toegepast op vloeibare mengsels. Omgekeerd is de opwekking van een emulsie in het mengsel waargenomen, met andere woorden het tegengestelde van het gewenste resultaat.

De uitvinding maakt het mogelijk om een bijzonder hoge mate van scheiding te verkrijgen in een heterogeen vloeibaar mengel, 30 Volgens de uitvinding wordt dit resultaat bereikt door de verrassende uitwerkingen van de combinatie van een centrifugewerking en een behandeling door ultrageluid.

8320104 - 2 - . Nader gesteld heeft de uitvinding derhalve betrekking op een scheidingsproces van de bestanddelen van een betrekkelijk vloeibaar mengsel, met het kenmerk, dat deze bestaat uit het tegelijkertijd onderwerpen van het genoemde mengsel aan de centrifuge-5 werking en aan de werking van een ultrageluidgolf omeen gezuiverde vloeistof practisch ter plaatse van het centrifugemiddelpunt en/of betrekkelijk deegachtig product aan de buitenzijde daarvan terug te winnen.

De uitvinding heeft ook betrekking op elke scheidings-10 inrichting voor een betrekkelijk vloeibaar mengsel van een type voorzien van een vat waarin het genoemde mengsel toegevoerd wordt en een uitlaat van gezuiverde vloeistof, gekenmerkt doordat deze in combinatie voorzien is van een centrifugemiddel van het genoemde mengsel en een ultrageluidopwekker.

15 De combinatie van deze twee behandelingsprocessen maakt het verkrijgen van de volgende resultaten mogelijk:

Het centrifugeren voorkomt elke emulsie; door de ultra-geluidbehandeling wordt zodoende tenminste een vloeibaar medium teruggewonnen; de bekende doelmatigheid voor reiniging van mechanische 20 constructies.

Bij het optreden van ultrageluid kan de centrifuge-snelheid binnen een redelijk bereik gehouden worden. Om een betrekke-lijke zuivering van het vloeibare mengsel te verkrijgen, onder het alleen toepassen van centrifugeren, zou het nodig zijn om machines 25 te ontwerpen, die vier- tot vijfmaal sneller rondwentelen dan in het geval van de uitvinding. Het extra energieverbruik om de ultrageluidopwekker te voeden kan niet vergeleken worden met hetgeen nodig zou zijn om een centrifugaalmachine, die op het werken met dergelijke snelheden ontworpen is, aan te drijven. Bovendien is het investerings-30 verschil tussen de formule van de met hoge snelheid werkende centrifugaalmachine en de oplossing volgens de uitvinding ook aanzienlijk, en valt ten gunste van de tweede uit. Een met hoge snelheid werkende centrifugaalmachine vereist in feite speciale legers en rollegers en in het algemeen een versterkte mechanische onderconstructie.

35 De uitvinding zal beter begrepen worden en andere voor- 83 2 0 1 0 4 - 3 - delen daarvan zullen beter aangetoond worden in het licht van de volgende beschrijving van twee uitvoeringsmethodes van een scheidings-inrichting volgens de uitvinding, welke beschrijving als een niet beperkend voorbeeld gegeven wordt aan de hand van de bijgaande 5 tekening, waarin: fig. 1 een verticale afbeelding en doorsnede van een eerste uitvoeringsmethode van de scheidingsinrichting is; fig. 2 een doorsnede volgens II-ÏI in fig. 1; fig. 3 een verticale afbeelding en zijaanzicht in 10 doorsnede van een tweede methode van uitvoering van de uitvinding is; fig. 4 een doorsnede volgens de lijnen II-II in fig.

3 is.

Bij het beschouwen van fig. 1 wordt gezien dat de 15 scheidingsinrichting voorzien is van een vat 11, dat bevestigd is aan een gestel 12, van een inlaatleiding 13 voor het te verwerken mengsel, die in het vat uitkomt op het bovenste deel daarvan, van een gezuiverde vloeistofuitlaat 14, die voortgezet wordt door een afvoer-leiding 15, en van een uitlaat van het betrekkelijk deegachtige 20 product 16, die zich op het onderste deel van het vat 11 bevindt. De uitlaat 13a van de leiding 13, die in het vat gaat, zal de inlaat voor het te verwerken mengsel genoemd worden. Het vat 11 bevat een centrifugemiddel 17 en een ultrageluidopwekker 18. Zij zijn aangebracht op een afvoerbaan naar de uitlaat 14. In feite is het centri-25 fugemiddel gevormd als een dikke schijf die axiaal vast verbonden is met een aandrijfas 20 die in omwenteling gehouden wordt door twee legers met kogellegers 21 en 22 welke axiaal uitgericht en ten opzichte van het vat 11 vastgezet zijn. Een deel 20a van deze as is hol om een afvoerleiding voor de gezuiverde vloeistof te creëeren van het midden 30 van de schijf, dat als het centrifugemiddel 17 werkt,naar de uitlaat 14. Deze schijf is voorzien van verscheidene radiale nissen 23 die in het vat uitkomen en binnen in verbinding staan met een centrale holte 24. Het holle deel 20a van de as 20, dat als een leiding dient, bevindt zich boven het centrifugemiddel en komt in deze holte 24 uit.

35 De laatste bergt de ultrageluidopwekker 18 die op zijn plaats gehou- 8320104 - 4 - den wordt dankzij een stang 25 die axiaal door dit holle deel 20a gaat en die de electrische draden voor de voeding van de opwekker bevat.

De as 20 wordt in omwenteling aangedreven door een (niet weergegeven) motor door tussenkomst van een uit een riemschijf 26 en riem 27 be-5 staand stelsel. Een kering 28, die als een schild gevormd is, is horizontaal aangebracht tussen het centrifugemiddel en de mengselinlaat 13a. De®vormt zodoende een inwendige, gebogen geleidingswand 29, van het vat 11, van een mengselstromingsweg naar de radiale nissen 23.

Het te verwerken mengsel wordt onder druk geïnjecteerd door de inlaat 10 13a door middel van een pomp 30 die het in de leiding 13 toelevert.

De betrekkelijk deegachtig productuitlaat 16 gaat in een onttrekkings-inrichting 31 met een schroef van Archimedes die aangedreven wordt onder bestuur door een electromotor 32. Een beweegbaar afsluitmiddel 33 (beweegbare klep, instelbare vernauwing, enz.) bevindt zich in een 15 punt van de genoemde deegachtig productafvoerbaan. Bij het weergegeven voorbeeld bevindt deze inrichting zich ter plaatse van de uitlaat van de onttrekkingsinrichting 31. Hierdoor wordt het mogelijk om binnen het vat een gegeven druk te bewaren, in het bijzonder om het vullen daarvan aan het begin van de verrichting te veroorloven.

20 De werking is als volgt. Het te verwerken mengsel wordt onder een geringe druk in het vat 11 geïnjecteerd door de werking van de pomp 30 tot het vat voldoende vol is. De centrifugeerinrichting 17 wordt dan in omwenteling gebracht en de ultrageluidopwekker 18 wordt gevoed. Door instelling van de pompstromingssnelheid en de stand van 25 de afsluitinrichting 33 wordt een geregelde vloeistofstromingssnelheid voor de uitlaat 14 verkregen, als deze omhoog stromen kan door de leiding 20 en dwars door de radiale leidingen 23 en de centrale holte 24 gaat, waarin deze tegelijkertijd aan de centrifugaalkracht en aan de ultrageluidwerking onderworpen wordt.

30 Des te lager de stromingssnelheid ingesteld wordt des te zuiverder de vloeistof daaruit komt. Gedurende deze verrichting wordt een betrekkelijk deegachtig residu onderaan het vat 11 verzameld. Het wordt van tijd tot tijd afgevoerd door de onttrekkingsinrichting te gebruiken.

Fig. 3 toont een andere uitvoeringsmethode van de inrich-35 ting, waarvan de constructie het aanmerkelijk verhogen van de prestaties 8320104 - 5 - van de inrichting voor wat betreft de opbrengst zowel als voor wat betreft de behandelingskwaliteit veroorlooft zonder het opmerkelijk vergroten van de afmetingen.

In fig. 3 wordt gezien dat de weergegeven inrichting 5 voorzien is van een practisch cilindrisch vat 111 dat begrensd wordt door een bodem die als steun 112a dient en op de vloer rust met geschikte poten, een cilindrische zijwand 112b en een plat deksel 112c. Binnen het vat 111 is axiaal uitgericht daarmee een axiaal symmetrisch uitgevoerde centrifugeerinrichting 117 aangebracht, die bestaat uit 10 een romp, welke van afgeknot kegelvormige ribben 117a voorzien is.

Een cilindrische inwendige holte 124 strekt zich coaxiaal met de centrifugeerinrichting 117 uit, en een aantal horizontale radiale kanalen 117b, die zich tussen de genoemde holte 124 en het vat 111 uitspreiden, zijn als zes regelmatige ster-'takken boven elkaar in de 15 romp 117 van de centrifugeerinrichting aangebracht, waarbij de vatzij-einden van de kanalen 117b op de genoemde ribben uitkomen buiten de radiale einden. Er worden evenveel ribben aangebracht als er ster-leidingen van zes zijn en dit zijn er zeven bij het onderhavige voorbeeld.

20 In de romp 117 van de centrifugeerinrichting zijn daar naast zes cilindrische leidingen 113a aangebracht, die zich practisch over de gehele axiale lengte daarvan uitstrekken en regelmatig verdeelt zijn over de omtrek van de uitgespaarde randen van de ribben. De leidingen 113a staan door tussenkomst van leidingen 113c in verbinding 25 met de radiale kanalen 117b en verdelen het te verwerken product over de verschillende trappen van de inrichting.

De zes verticale leidingen 113a staan met hun ondereinde in verbinding met een centrale inlaatleiding 113b, die zelf in verbinding staat met een leiding 113 welke berekend is op het toevoeren van het te verwer-30 ken heterogene vloeibare mengsel. De leiding 113 is verbonden met de uitlaat van een (niet weergegeven) pomp.

De inwendige cilindrische holte 124 is aan het boveneinde daarvan verbonden met een coaxiale uitlaatleiding 114 die zelf in verbinding staat met een leiding 115 die aangebracht is voor de gezuiverde 35 vloeistof uitlaat.

8320104 - 6 -

Daarnaast is in de onderwand 111 van het vat een uitlaatpoort voor het deegachtige product 116 voorbehouden. De uitlaatpoort 116 kan evenals poort de uitlaat716 (fig. 1) uitkomen op uit een schroef van Archimedes bestaande onttrekkingsinrichtingen en op beweegbare sluitinrichtingen.

5 De onderste en bovenste leidingen 113b resp. 114 vormen de legerassen 120a en 120b van de centrifugeerinrichting 117, die voor de omwenteling aangebracht zijn in samenhangende coaxiale kogellegers 121 resp. 122. De centrifugeerinrichting 117 wordt in omwenteling aangedreven op een geschikte wijze rond de hartlijn daarvan 10 door een riemschijf 126 en een riem 127, die zelf aangedreven worden door een electromotor 128 die bevestigd is aan het onderste steundeel van het stelsel 112a door een armatuur of een geschikt gestel. Als laatste bevindt zich in de holte 124 een ultrageluidopwekker die als een staaf gevormd is.

15 De werking van de inrichting is als volgt: be te verwerken heterogene vloeistof wordt onder een geschikte druk in het vat 111 toegevoerd door middel van de in het voorgaande vermelde pomp. Voor een geschikte vulling van het vat wordt de zeven trappen omvattende centrifugeerinrichting 117 in beweging gesteld, en 20 wordt de ultrageluidopwekker 118 gevoed. Onder druk gaat het fluïdum omhoog door de leidingen 113a en door de doorgangen 113c en gaat het in de romp 117 waar het onderworpen wordt aan de gecombineerde centrifugering en ultrageluidwerking die het verkrijgen van een scheiding van hoge kwaliteit met een redelijke omwentelingsnelheid veroorloven.

25 Onder dit gecombineerde werkingseffect dringt de ge zuiverde vloeistof in de holte 124 door via de leidingen 117b en wordt deze onder de daarbij optredende druk naar de uitlaatleiding 114 gedreven om daaruit naar de leiding 115 te gaan.. Aan de andere kant verzamelt het aldus verkregen deegachtige product zich in het onderste 30 deel van het vat 111, om daaraan onttrokken te worden door de uitlaat 116.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding maakt op opmerkelijke wijze het oplossen van de volgende industriële problemen mogelijk: 35 Het zuiveren van wit water van papiervervaardigings- 8320104 - 7 - installaties.Aldus kunnen de vezels (die het deegachtige residu vormen) vastgehouden worden voor het uitstoten van het water in de rivier.

Behandeling, voor afstoting, van dierlijk bloed in slachthuizen onder onttrekking van het waterbestanddeel en het terugwinnen 5 van de rest in de vorm van een deegachtig concentraat. Opgemerkt moet worden dat dit bloed momenteel verwerkt wordt in verdampers waarvan de installatie^kosten erg hoog zijn en het energiebedrijf duur is.

In het algemeen verschaft deze installatie een bevredigende oplossing voor al de residuwaterbehandelingsproblemen tegen 10 lage kosten en met middelen van geringe afmetingen. Deze is volkomen geschikt bij de voorbehandeling op grote schaal van verontreiniging tegengaande installaties. Deze maakt dan het verminderen van de totale kosten mogelijk.

Een andere interesante toepassing betreft behandelingen 15 onder aanwending van uitvlokmiddelen. Dankzij de inrichting van fig.1 wordt de werking van uitvlokmiddelen aanzienlijk versneld en verhoogd, onder het zodoende mogelijk maken van een aanzienlijke vermindering van de benodige uitvlokmiddelen. Om de inrichting toe te passen met injectie van uitvlokmiddelen is het nodig om de installatie te completeren 20 met een uitvlokmiddeltank 35 en een circuit waarin een kleine pomp 36 en een injectieleiding 37, die in de leiding 13 uitkomt, opgenomen zijn.

De in fig. 3 weergegeven inrichting omvat een centrifu-geerinrichting die voorzien is van verscheidene boven elkaar aange-25 brachte afzonderlijke centrifugaaleenheden, die uit één of verscheidene afzonderlijke centrifugeereenheden bestaan, om het mogelijk te maken om bij grote hoeveelheden de opbrengst van de inrichting te verhogen en om de behandelingskwaliteit te verhogen, zonder echter de afmetingen daarvan merkbaar te vergroten. Deskan industrieel toegepast worden bij 30 al de voorziene toepassingen voor dit type van de inrichting.

Deze kan speciaal toegepast worden bij verwerking zonder denaturering door tussenkomst van uitvlokmiddelen omvattende toevoegings-producten zoals melk, bloed, geconserveerde voedingwaar, dranken.

Te dien einde kunnen aan de centrifugeerinrichting, die met de ultra-35 geluidopwekker samengaat, magnetische middelen toegevoegd worden zoals 8320104 - 8 - permanente magneten of electromagneten (130 in fig. 3 en 4), die bijvoorbeeld cilindrisch in de lengterichting van de wand op het vat geplaatst worden, waarbij het door deze magneten opgewekte magnetische veld een inwendige spanning in het product doet ontstaan, die zijn uit-5 werking heeft op de scheiding van de bestanddelen door het ultrageluid-effeet.

In het geval van vloeistoffen, die bestanddelen in oplossing omvatten, zouden teru^einde een totale scheiding te verkrijgen, onder dezelfde gesteldheden, aan de inrichting microgolven opwekkende 10 inrichtingen (magnetrons) toegevoegd kunnen worden, die op de vat- omtrek geplaatst worden om een verwarming van de te verwerken vloeistof te laten ontstaan, ten^einde als gevolg van het verschil in dichtheid van de bestanddelen waarop ingewerkt wordt, de scheiding van de laatste tot stand te brengen.

15 Het dient wel te worden verstaan dat de uitvinding niet beperkt is tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld dat voorgesteld is, en dat allerlei wijzigingen uitgevoerd kunnen worden ten aanzien van de vorm daarvan en ten aanzien van de samenstellende bestanddelen van de inrichting zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

8320104

Claims (18)

1. Werkwijze voor het scheiden van de bestanddelen van een betrekkelijk vloeibaar mengsel, met het kenmerk, dat deze bestaat uit het tegelijkertijd onderwerpen van het genoemde mengsel aan een centrifugewerking en aan een ultrageluidgolfwerking om een gezuiverde 5 vloeistof practisch in het midden van het centrifugeveld en/of een betrekkelijk deegachtig product daar-^buiten terug te winnen.

2. Scheidingsinrichting voor een betrekkelijk vloeibaar mengsel van het type voorzien van een vat (11) waarin het genoemde mengsel toegevoerd wordt en een uitlaat van gezuiverde vloeistof (14), 10 gekenmerkt doordat deze in combinatie voorzien is van een centrifugaal-inrichting (17) van het genoemde mengsel en een ultrageluidopwekker (18).

3. Scheidingsinrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat de centrifugeerinrichting (17) en/of de ultrageluidopwekker 15 (18) op een afvoerbaan naar de gezuiverde vloeistofuitlaat (14) aangebracht zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat de ultrageluidopwekker zich nagenoeg in het midden van de centrifugeerinrichting bevindt.

5. Scheidingsinrichting volgens een der conclusies 2 t/m 4, gekenmerkt doordat de genoemde centrifugeerinrichting de vorm heeft van een dikke schijf die axiaal vast verbonden is met een aandrijfas (20) en doordat de schijf voorzien is van verscheidene radiale nissen (23) die in het genoemde vat uitkomen en met inwendige verbinding met 25 een centrale holte (24) en doordat een deel van de genoemde as (20a) hol is en doordat het genoemde holle deel door de wand van het vat gaat om de in het voorgaande genoemde gezuiverde vloeistofuitlaat (14) te vormen.

6. Scheidingsinrichting volgens een der conclusies 2 t/m 30 4, gekenmerkt doordat de centrifugeerinrichting bestaat uit een romp (117) waarin zich ten^minste één inlaatleiding (113a) voor de te verwerken vloeistof, een aantal verticaal uiteengelegen centrifugeer-leidingen (117b), die het vat (111), daaronder begrepen de genoemde romp, in verbinding stellen met de centrale gezuiverde vloeistof^terug- 8320104 4 - 10 - winningsholte (124), een aantal kanalen (113c), die de inlaatleidingen (113a) in verbinding stellen met een tussengelegen punt van de centri-fugeerkanalen (117b), bevinden, waarbij de genoemde centrifugaleholte (124) in verbinding staat met een uitlaatleiding (114) voor de gezui-5 verde vloeistof.

7. Scheidingsinrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat de romp (117) ribben vertoont, waarbij de centrifugeerkanalen (117) zich uitstrekken tussen de buitenranden van de genoemde ribben en de centrale terugwinningsholte (124).

8. Scheidingsinrichting volgens conclusie 6 en 7, gekenmerkt doordat de centrifugeerkanalen (117b), in de hoekrichting verdeelt zijn rond de hartlijn van de centrifugeerinrichting.

9. Scheidingsinrichting volgens conclusie 2, 5 en 6, gekenmerkt doordat de centrale holte (24, fig.1 en 124 fig. 3) voorzien 15 is van de ultrageluidopwekker.

10. Scheidingsinrichting volgens conclusie 5 en 6, gekenmerkt doordat een deegachtig product^uitlaat (16 fig. 1 en 116 fig. 3) gevormd is ter plaatse van het onderste deel van het vat (11 fig. 1 en 111 fig. 3) en deze uitlaat in een uit een schroef van

20 Archimedes bestaande onttrekkingsinrichting voert.

11. Inrichting volgens conclusie 10, gekenmerkt doordat een middel voor beweegbare afsluiting of dergelijke zich in een punt van de genoemde deegachtig producto'afvoerbaan, bijvoorbeeld op de uitlaat van de genoemde onttrekkingsinrichting, bevindt.

12. Inrichting volgens conclusie 2 t/m 5, 10 en 11, gekenmerkt doordat een keerinrichting (28) zich tussen de centrifugeer-inrichting en een inlaat (13a) voor het genoemde mengsel bevindt en doordat deze kering een inwendige geleidingswand (29) van het vat van een stromingsweg van het genoemde mengsel naar de genoemde centrifugeer-30 inrichting vormt.

13. Inrichting volgens een der conclusies 2 t/m 12, gekenmerkt doordat een injectiepomp van het genoemde mengsel bovenstrooms van het vat geplaatst is.

14. Inrichting volgens een der conclusies 2 t/m 6 en 10 35 t/m 13, gekenmerkt doordat deze voorzien is van uitvlokmiddelinjectie- 8320104 - 11 - * organen (36, 37) tot in het genoemde vat.

15. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat de romp (117), die de centrifugeerinrichting vormt, in één stuk uitgevoerd is.

16. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door dat de romp (117), die de centrifugeerinrichting vormt, tot stand gebracht is door het boven elkaar aanbrengen van een aantal afzonderlijke centrifugeereenheden.

17. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door- 10 dat de magnetische inrichtingen op het vat (111) aangebracht zijn in de lengterichting op de wandomtrek en het opgewekte magnetische veld zodoende een inwendige spanning van het te verwerken mengsel bepaalt, hetgeen onder het ultrageluideffeet in een scheiding van de bestanddelen resulteert in het genoemde mengsel.

18. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door- dat microgolfopwekinrichtingen (magnetrons) op het vat in de lengterichting van de cilindrische wandomtrek geplaatst zijn om een verwarming te laten optreden van de moleculen van het te verwerken vloeibare mengsel, hetgeen als gevolg van het toenemende verschil in dichtheid 20 van de bestanddelen van het mengsel resulteert in de vereiste scheiding van de laatste. 8320104