SK280297B6 - Zariadenie na odlučovanie častíc z tekutiny obsahu - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa dotýka zariadenia na odlučovanie častíc z tekutiny obsahujúcej niekoľko komponentov, najmä zariadenie na čistenie plynov od pevných častíc, ako sú piesok, prach, dym a ďalšie mechanické prímesky.

Doterajší stav techniky

Sú známe rôzne zariadenia na odlučovanie a čistenia prúdiaceho plynu od pevných častíc, napríklad od prachu, ktorými sú napríklad: usadzovacie komory, v ktorých sa usadzujú účinkom gravitácie najväčšie častice (piesok), ďalej cyklóny a inerciálne separátory prachu, ktoré využívajú účinku odstredivých a zotrvačných síl, vznikajúcich zo zmien smeru prúdenia plynu, ďalej priemyslové filtre (taktiež známe ako „mechové domy“), v ktorých prechádza plyn obsahujúci pevné častice tkaninou, vrstvami papiera, sklenenej vlny, kovovými sitami atď., ďalej elektrostatické precipitátory (elektrofiltre), v ktorých sa častice elektricky nabíjajú v elektrickom poli s vysokým napätím a sú potom priťahované k elektróde, na ktorej sa usadzujú, a konečne ďalšie zariadenie, ako sú práčky plynu, v ktorých sa častice prachu uvádzajú do kontaktu s kvapalinou a následne sa odstraňujú.

Keď žiaden zvláštny systém nemôže zaistiť požadovaný stupeň čistenia, je možné použiť zariadenie s viac ako jedným z uvedených princípov (napríklad cyklónový odlučovač môže byť kombinovaný s tkaninovým filtrom).

Jednou z hlavných charakteristických veličín odlučovača prachu je jeho gravimetrická účinnosť η čistenia, ktorá sa obvykle definuje ako pomer hmotnosti zachyteného prachu k hmotnosti vstupujúceho prachu (v rovnakej časovej perióde). Účinnosť čistenia môže byť vyjadrená buďto ako η < 1 (ako, z väčšej časti, bude uvedené ďalej), alebo násobením číslom 100, v percentách.

Omnoho detailnejšia charakteristika zariadenia na odlučovanie prachu je daná frakčnou účinnosťou, ktorá je označením zmeny gravimetrickej účinnosti ako funkcia veľkosti d častíc. Frakčná účinnosť môže byť vyjadrená ako vzorec alebo ako krivka η (d), ktorá znázorňuje gravimetrickú účinnosť v plynnom rade úzkych rozsahov spektra veľkosti častíc (pozri publikáciu W. Straussa: „Industrial Gas Cleaning“, Pergamon Press, 1966).

Všeobecne vyjadrené, čím menšie sú častice, tým obtiažnejšia je úloha vykonania ich odlúčenia. Krivky η (d) fŕakčnej účinnosti nie sú totiž konštantné naprieč rozsahu veľkosti častíc, ale majú tendenciu rapídne klesať pre malé veľkosti častíc, pričom keď sa veľkosť častíc blíži k nule, účinnosť sa taktiež blíži k nule. Pri charakterizovaní rôznych zariadení na odlučovanie prachu je teda dôležitou otázkou, pod ktorou veľkosťou častíc sa začne frakčná účinnosť spoznateľnejšie znižovať. Napríklad v typickej gravitačnej usadzovacej komory začína krivka fŕakčnej účinnosti klesať okolo rozsahu 80 - 100 pm a môže dosiahnuť účinnosť η = 0,8 (80 %) okolo veľkosti 50 pm (pozri uvedenú publikáciu W. Straussa).

Ak uvažujeme trochu voľne, účinnosť čistenia 80 % ako odôvodnené kritérium oddeľujúce viac účinnejšie zariadenia (η > 80 %) od menej účinnejších (η < 80 %) bolo zistené, že iba elektrofiltre, tkaninové filtre, určité typy pračiek plynu a špeciálne cyklóny s malým polomerom môžu oddeľovať častice menšie ako 10 pm súčinnosťou η > 80 % (pozri publikáciu W. Straussa: „High-Efficiency Air Filtration“, vydanú nakladateľstvom P.A.F. White and S.E.Smith, Butterwirths, Londýn 1964).

Ďalšími parametrami, ktoré môžu ovplyvňovať účinnosť Čistenia zariadenia, je koncentrácia prachu čiže hustota prachu v plyne, merané v g/m³, na vstupe do zariadenia.

Ešte ďalším dôležitým parametrom spojeným s funkciou zariadenia na odlučovanie prachu a majúcim vplyv na jeho účinnosť čistenia je priemerná rýchlosť plynu pri prechode zariadením. Existujúce zariadenia na odlučovanie prachu pracujú s rôznymi rýchlosťami plynov v závislosti od princípu svojej činnosti. Napríklad zatiaľ čo elektrofiltre pracujú s relatívne nízkou rýchlosťou plynov zriedka prekračujúcou 2m/s, inerciálne odlučovače prachu pracujú pri rýchlostiach medzi 15 až 30 m/s. Vyššie rýchlosti sú v podstate potrebné, pretože sa nimi dosahuje vyššieho prietoku zariadením (tento prietok je daný súčinom rýchlosti prúdu plynu a plochy priečneho prierezu prúdu plynu zariadením). Pre daný požadovaný prietok platí, že čím vyššie je možná rýchlosť plynu, tým menšia môže byť veľkosť zariadenia.

Len čo však rýchlosť prúdenia plynu prekročí určitú optimálnu hodnotu (ktorá závisí od typu použitého zariadenia), účinnosť čistenia začne klesať, niekedy náhle. Napríklad v inerciálnych odlučovačoch nastane tento pokles účinnosti čistenia vznikom silnej turbulencie v prúde plynu pri rýchlostiach nad 30 m/s. Súčasne, vzhľadom na ich konštrukciu, stratia inerciálne odlučovače svoju účinnosť čistenia taktiež pri nízkych rýchlostiach prúdenia plynu. V skutočných zariadeniach tohto typu je užitočný rozsah rýchlosti prúdenia plynov obvykle trochu užší, napríklad ± 20 % optimálnej rýchlosti, pri ktorej je účinnosť η maximálna.

Keď sú za sebou v rade zapojené dve alebo aj viac (všeobecne n) zariadení, ktoré majú individuálnu účinnosť rp, η₂, .... ηη čistenia, takže čistený plyn prúdi z prvého zariadenia do najbližšieho susedného zariadenia, je nutné ukázať, že celková účinnosť čistenia n zariadení zapojených v rade za sebou môže byť vyjadrená ako

Ε = η, + (1 - Th) η₂ + (1 - úi) (1 - η₂) η₃ + ... + (1 - rp) (1 - η₂) - (1 - Ίη-1) Ίη (1), pričom η je vyjadrená ako číslo menšie ako jednotka skôr ako v percentách. Napríklad pre dva odlučovače s individuálnymi účinnosťami η₃ a η₂ zapojenými v sérii platí

Ε = η, + (1 -rp)r|₂. (2).

Podľa toho, čo bolo povedané o fŕakčnej účinnosti r|(d) a hustote prachu je zrejmé, že vzorce (1) a (2) by mali byť použité obozretne.

Prvé zariadene z celého radu má doista tendenciu odlúčiť primáme väčšie častice a privádzať do susedného ďalšieho zariadenia čiastočne vyčistený plyn, ktorý bude mať tak (a) nižšiu hustotu prachu, ako aj (b) rozloženie veľkostí častíc so všeobecne menšou priemernou veľkosťou častíc v porovnaní s rozložením veľkostí častíc prachu vstupujúceho do prvého zariadenia. Tento posun rozloženia veľkostí častíc je priamym dôsledkom krivky nekonštantnej fŕakčnej účinnosti p(d); určuje praktické obmedzenie stupňa odlúčenia častíc z prúdu plynu, ktorého možno dosiahnuť mnohými čistiacimi zariadeniami zapojenými za sebou. Preto je nutné hodnoty účinnosti η vo vzorkách (1) a (2) chápať ako hodnoty zodpovedajúce charakteristickým veličinám prúdu plynu obsahujúceho častice na vstupoch každého príslušného zariadenia na odlučovanie prachu. V praxi sa tieto hodnoty získajú experimentálne.

V rozsahu veľkostí častíc, v ktorom frakčná účinnosť (d) nie je príliš malá, predstavuje spojenie niekoľko zaria dení v rade za sebou účinný spôsob zvýšenia celkovej účinnosti čistenia celého systému. Napríklad zo vzorca (2) pri uvažovaní η, = 0,7 a η₂ = 0,6 bolo zistené, že celková účinnosť E = 0,88 (88 %).

Je zrejmé, že zariadenie s podstatne plochou krivkou frakčnej účinnosti p(d) pre malé veľkosti častíc budú zvlášť výhodné pre vysoký stupeň čistenia prúdu plynov, keď sa ich zapojí viac za sebou.

Ako je všeobecne pri odlučovaní častíc z tekutiny obsahujúcej niekoľko komponentov (to je plyn/pevné častice) známe, predstavujú známy stav techniky uvedené zariadenia známe ako inerciálnc čiže hybnostné odlučovače, v ktorých sa plyn čistí od pevných častíc použitím náhlych zmien smeru pohybu prúdu plynu a znížením jeho rýchlosti. Pevné častice, vzhľadom na svoju zotrvačnosť, budú pokračovať v pohybe v rovnakom smere ako bol pôvodný smer prúdenia plynu a budú sa eventuálne ukladať do zbernej výsypky. Ťažšie (väčšie) častice majú väčšiu zotrvačnosť, a preto sa odlučujú ľahšie ako ľahšie (menšie) častice, ktoré majú skôr sklon uniknúť s čisteným prúdom plynu.

Niektoré z uvedených zariadení sú konštruované tak, aby obsahovali niekoľko pevných (obvykle kovových) plôch sklonených v ostrom uhle proti prúdu plynu, pričom úlohou týchto plôch je odkloniť pevné častice z ich dráh, ktoré sa pôvodne zhodujú so smerom hlavného prúdu plynu. Tieto plochy tak napomáhajú koncentrovaniu pevných častíc na jednej strane uvedených vychyľovacích častí, pričom čistený plyn uniká priestormi medzi odchyľujúcimi časťami.

Takým zariadením je kolektor s uzáverom (pozri uvedené publikácie W. Straussa publikáciu C.J. Stairmanda, Trans. Inst. Chem. Eng. (Londýn), 29, 356 (1951), ktorý sa niekedy použije ako predradený čistiaci stupeň pred cyklónmi a lebo zmienenými mechovými domami. Omnoho účinnejší je kužeľový žalúziový kolektor a jeho variácie (pozri uvedené publikácie W. Straussa, ďalej publikácie K. Hansena, Fifth World Power Conference, Viedeň, 16, 5829 (1956), ďalej patent E. Habera, US-PS 2 034 467 a patent GB 388 637, ďalej patent H. Van Der Kolka, US-PS

874 800 a patent GB 766 279, ďalej patent I.R.W. Johnstona US-PS 4 340 474, ďalej patenty H. Kellera US-PS

958 966 a 4 198 220, a konečne patent K. H. Madena US-PS 4 123 241). V populárnej verzii (pozri napríklad patenty Habera) pozostáva zariadenie zo systému kužeľovité zostavených kužeľových prstencov s rovnými plochami so zmenšujúcimi sa priemermi. Kužeľové prstence s rovnými plochami sú upevnené vo valcovom alebo kužeľovom telese alebo plášti tak, že sa navzájom prekrývajú v axiálnom smere, pričom sú medzi susednými plochami prstencov ponechané úzke medzery. Tieto prstencové medzery sú orientované pod ostrým uhlom na smer prúdu plynu. Do telesa sa privádza prúd plynu a vstupuje do neho na konci pri prstenci s najväčším priemerom a pohybuje sa v kužeľovej konštrukcii zhora dolu. Hlavná časť plynu obsahujúca ľahšie častice zmení náhle smer svojho pohybu a uniká smerom dohora medzerami medzi prstencami a je vedená do ďalšieho susedného miesta určenia, zatiaľ čo väčšie časti pokračujú vo svojom pohybe smerom dolu kužeľovou konštrukciou. Súčasne narážajú častice opakovane na plochy prstencov (čo mimochodom vedie ku značnému opotrebeniu prstencov po určitom čase) a sú preto odrážané smerom na os kužeľovej konštrukcie; týmto spôsobom sa koncentrujú a sú odstraňované časti plynu (obvykle 5 až 7 %) prechádzajúce prstencom s najmenším priemerom.

V obmenenom vyhotovení tohto zariadenia (pozri patenty Van Der Kolka) je zhotovená kužeľová konštrukcia z jedného kusa zo špirálovito navinutého drôtu, ktorý má huď obdĺžnikový, alebo lichobežníkový prierez, pričom priame vnútorné plochy drôtu sú šikmo sklonené proti osi kužeľovej konštrukcie, a slúži na rovnaký účel ako rovné plochy kužeľových prstencov v predošlom príklade vyhotovenia.

Výhody opísaných známych kužeľových inerciálnych kolektorov prachu spočívajú v jednoduchosti a kompaktnosti svojho vyhotovenia, v absencii pohyblivých častí, v relatívne nízkom odpore pred prúd plynu a v relatívne vysokej rýchlosti prúdenia plynu zariadením (to je pri vysokom prietoku) rovnako ako v tom, že ich účinnosť sa príliš nemení so zmenami vo vstupnej hustote prachu (pozri uvedené publikácie W. Straussa a K. Hansena). Nevýhodami týchto zariadení je ich neschopnosť odstraňovať účinne častice menšie ako 20 až 30 pm a relatívne veľké množstvo plynu, v ktorom nedošlo k odlúčeniu pevných častíc a musí byť preto následne čistený pomocou ďalej zaradených cyklónov (pozri uvedené publikácie W. Straussa). To je v podstate dôvod, prečo sa inerciáine kolektory čiže lapače prachu používajú väčšinou ako predradené čistiace zariadenie na odstránenie hrubších častíc.

Ďalšou nevýhodou kužeľových inerciálnych kolektorov prachu je neustále bombardovanie kužeľových prstencov pevnými časticami, čo v niektorých prípadoch vedie k ich rýchlej erózii a opotrebeniu, takže je potrebné vykonávať ich častú údržbu vrátane výmien prstencov, čo má za následok dlhé prestoje.

Inerciáine odlučovače prachu so starostlivejšie prepracovanými zakrivenými elementmi na vychyľovanie častíc sú taktiež známe. V patente Johnstona sa napríklad opisuje zariadenie kužeľového typu s axiálne sa neprekrývajúcimi prstencami zložitejšieho tvaru, zakrivených dovnútra na vnútornej strane, s priamou časťou a pritom na vychyľovanie pevných častíc smerom na os kužeľovej konštrukcii. Uvedená celková účinnosť čistenia pre častice s priemernou veľkosťou medzi 20 až 30 pm je tesne pri 80 %. Nie sú však uvedené žiadne detailné dáta frakčnej účinnosti.

V inom zariadení (pozri patenty Kellera) je prúd plynu nasmerovaný proti vrcholu, to je z najužšieho k najširšiemu koncu kužeľovité vytvoreného odlučovača (ktorý je tak obrátený v porovnaní s kužeľovým inerciálnym odlučovačom opísanom vyššie), pričom jednotlivé elementy čiže prstence odlučovača sa navzájom prekrývajú a ich prierez má taký tvar ako tupouhlý trojuholník. Myšlienkou tohto riešenia je vytvoriť vychyľujúce plochy pevných častíc, rovnako ako pred tým, aj keď v obrátenej geometrii, pričom koncentrované častice sa pohybujú von z kužeľovej konštrukcie smerom k širšej základni kužeľa, zatiaľ čo čistený plyn uniká do vnútorného priestoru kužeľa.

Zložitým tvarom prstencov sú vytvorené medzi nimi zakrivené kanále, pričom tieto kanále slúžia k vytvoreniu únikových priechodov pre čiastočne vyčistený prúd plynu. Tieto priechody sú teda otvorené smerom do vnútrajška kužeľovej konštrukcie. Tento znak napomáha zabráneniu vzniku upchatia zariadenia. Ani v tomto prípade však nie sú uvedené žiadne experimentálne dáta. Navyše je nutné poznamenať, že zariadenie je určené primáme na odlučovanie pevných častíc z vodnej pary, čo môže byť dôvod na špeciálnu pozornosť venovanú problému upchávania.

Trochu podobné zariadenie je opísané v patente Madena, v ktorom je v dutom telese obdĺžnikového, kruhového alebo pozdĺžneho tvaru, videné v priereze kolmom na smer prúdenia, usporiadaná jedna alebo dve súpravy vychyľovačov častíc, čiže „lopatiek“. Rovnako ako v patentoch Kellcra majú tieto lopatky v priereze zložitý, zakrivený, pozdĺžny trojuholníkový tvar. Umiestnené sú v telese tak, aby vytvorili vychyľovacie plochy na vstupujúce pevné častice (s výhodným uhlom prednej plochy na vychyľovanie častíc

34°na os zariadenia) a taktiež aby zakryli priechody medzi nimi pred priamymi nárazmi vstupujúcich častíc. V dôsledku svojej zotrvačnosti pevné častice (aspoň väčšie z nich) minú priechody medzi lopatkami a pokračujú v pohybe smerom dolu zužujúcim sa zariadením, pričom čistený plyn uniká medzi lopatkami, zakrivenými priechodmi vytvorenými v každom prípade prekrývajúcou zadnou odtokovou plochou predné lopatky a dlhou zadnou plochou najbližšie susedné ďalšie lopatky v smere prúdenia. Vzhľadom na konkávny tvar odtokovej plochy každej lopatky sa priechod otvára smerom od vnútorného priestoru medzi systémom lopatiek a telesom zariadenia, ako tomu bolo taktiež v prípade patentu Kellera. Navyše môžu mať priechody medzi susednými lopatkami meniaci sa tvar, pričom priechody sa vzrastajúcou mierou kľukatia smerom k výstupnému koncu zariadenia. V tomto zariadení sa uvádza účinnosť čistenia až do 89,7 %, hoci nie je špecifikované, ktorý druh prachu bol použitý na testovanie a ani nie je uvedená priemerná veľkosť častíc. Výstupom zariadenia sa spolu s koncentrovaným prachom stráca asi 10 % plynu.

Hlavnou úlohou vynálezu je vytvoriť zariadenie, ktoré odlučuje pevné častice, vrátane častíc menších ako 1 mikrometer, z tekutín obsahujúcich niekoľko komponentov, so značne vyššou účinnosťou čistenia ako pri doposiaľ známych zariadeniach tohto druhu.

Ďalšou úlohou vynálezu je vytvoriť zariadenie, v ktorom frakčná účinnosť čistenia v podstate nezávisí od veľkostí a rozloženia veľkosti pevných častíc obsiahnutých v tekutine.

Ďalšou dôležitou úlohou vynálezu je vytvoriť zariadenie, ktoré bude pracovať s vysokou účinnosťou čistenia v širokom rozsahu rýchlostí prúdenia plynov zariadením, a to od 10 m/s do 100 m/s alebo dokonca aj väčších rýchlostí.

A konečne medzi ďalšie úlohy vynálezu patri vytvorenie zariadenia s predĺženou životnosťou, ktoré bude mať menšiu veľkosť a hmotnosť, a v ktorom bude možnosť použiť najrôznejšie konštrukčné materiály na jeho výrobu, pričom požadovaná údržba zariadenia pri jeho činnosti bude čo najkratšia.

Podstata vynálezu

Tieto a ďalšie úlohy rieši zariadenie na odlučovanie častíc z tekutiny obsahujúce niekoľko komponentov, najmä na odlučovanie pevných častíc z plynov na ich čistenie, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že pozostáva zdutej kužeľovej konštrukcie tvaru zrezaného kužeľa, ktorej kužeľová hlavná časť pozostáva z mnohých koaxiálne usporiadaných prstencov so zmenšujúcimi sa vnútornými priemermi, pričom zostavené prstence sú držané vo svojich vzájomných polohách a orientáciách aspoň dvoma, ale výhodne tromi alebo štyrmi podporami, stĺpmi, vodiacimi stojanmi alebo podobnými rámovými prostriedkami upravenými v odstupe proti sebe na obvodoch uvedených prstencov, ktoré sú k nim pevne na svojich vonkajších obvodoch pripojené. Prstenec s najväčším vnútorným priemerom uvedenej kužeľovej konštrukcie je spojený s potrubím na prívod prúdu plynu, ktorý' má byť vyčistený, do vnútrajška kužeľovej konštrukcie, a prstenec s najmenším vnútorným priemerom je spojený s nádobou na zhromažďovanie odlúčených pevných častíc. Každý prstenec má zakrivenú vnútornú plochu, ktorej profil je podobný profilu hornej plochy prednej okrajovej časti asymetrického krídla čiže krídlového profilu, smerujúceho čiastočne oproti a čiastočne priečne na smer prúdu plynu kužeľovou konštrukciou, ďalej vonkajšiu plochu a spodnú, čiže odtokovú plo chu rozkladajúcu sa od vnútornej plochy k vonkajšej ploche a obrátene v podstate v smere prúdu plynu. Odtoková plocha každého prstenca pretína vnútornú plochu v ostrej hrane tvoriacej vnútorný priemer prstenca, pričom odtoková plocha je orientovaná tak, že jej tangenta (ktorou môže byť rovina alebo jej plocha) zviera so smerom pohybu plynu nanajvýš uhol 90°, a pričom vnútorná plocha je výhodne usporiadaná tak, že jej tangenta v jej spoji s odtokovou plochou je v podstate rovnobežná s osou kužeľovej konštrukcie. Prstence kužeľovej konštrukcie sú usporiadané proti sebe tak, aby tvorili medzi rovinou ostrej hrany každého predchádzajúceho prstenca a rovinou najvyššej časti, čiže vrcholku príslušného najbližšieho prstenca v smere prúdenia, axiálne priestory, čiže medzery.

Kužeľová konštrukcia je výhodne inštalovaná v telese, čiže plášti a jej funkčné určenie je pôsobiť na pevné častice v prúde plynu, ktoré sú najbližšie k prstencom tak, aby sa aerodynamický posunuli smerom na os kužeľovej konštrukcie tak, že viac a viac častíc sa postupne koncentruje v axiálnej oblasti kužeľovej konštrukcie spolu s prúdom plynu postupujúcim kužeľovou konštrukciou, pričom čiastočne vyčistený plyn môže unikať bočne medzerami medzi prstencami do okolitého vnútorného priestoru uvedeného telesa. Koncentrovaný prúd častíc, potom čo prešiel prstencom s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti, opúšťa kužeľovú konštrukciu a je vedený vhodnou výstupnou rúrkou alebo priechodom do zbernej nádoby. Teleso, okrem nesenia kužeľovej konštrukcie, slúži k dodávaniu čisteného plynu do ďalšieho miesta určenia. Toto teleso má výhodne valcový alebo rúrkový tvar, a môže napríklad byť tvorené dlhým potrubím s vnútorným priemerom trochu väčším ako je vonkajší priemer prstenca s najväčším priemerom kužeľovej konštrukcie, pričom jeho účinná dĺžka sa približne rovná dĺžke kužeľovej konštrukcie (je možné použiť taktiež iné tvary prierezov a iné rozmery). Na uľahčenie dopravovania vyčisteného plynu do miesta ďalšieho určenia je uvedené potrubie zahnuté najednom konci do strany, napríklad pod uhlom 90°, pričom uhol ohybu je rovnaký alebo väčší ako priemer potrubia.

Podľa výhodného vyhotovenia vynálezu je axiálna výška, čiže hrúbka prstencov, rovnako ako ich radiálna šírka výhodne konštantná, ale môže sa prstenec od prstenca meniť, napríklad tak, že so zmenšujúcou sa šírkou prstencov sa bude zmenšovať aj ich hrúbka. Do úvahy taktiež pripadá to, žc vzdialenosť medzi rovinou ostrej hrany vždy predného prstenca a rovinou vrcholu príslušného susedného ďalšieho prstenca bude konštantný prstenec od prstenca a môže sa rovnať hrúbke predného prstenca.

Podľa všeobecného výhodného vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu sa predpokladá, že pomer vnútorného priemeru najväčšieho prstenca k vnútornému priemeru najmenšieho prstenca, t.j. pomer priemeru väčšej základne kužeľovej hlavnej časti kužeľovej konštrukcie k priemeru jej menšej základne bude ležať v rozsahu medzi 10 až 100, ďalej že pomer axiálnej dĺžky kužeľovej hlavnej časti k priemeru jej väčšej základni bude v rozsahu medzi 5 až 20, ďalej že pomer radiálnej šírky (vonkajší priemer mínus vnútorný priemer) každého prstenca k jeho hrúbke bude medzi 0,5 až 2, ďalej že pomer výšky medzery medzi akýmkoľvek dvoma susednými prstencami k hrúbke predného prstenca z tohto páru prstencov bude medzi 0,7 až 3, a konečne že počet prstencov v kužeľovej konštrukcii bude rádovo stovky a tisíce, v závislosti od veľkosti a zamýšľaného použitia zariadenia, aj keď v niektorých zariadeniach môže predstavovať napríklad päť prstencov dostatočný počet.

Podľa ďalšieho výhodného vyhotovenia vynálezu môže byť kužeľová konštrukcia opatrená niekoľkými prídavnými prstencami upravenými v smere prúdenia za prstencom s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti, pričom všetky prídavné prstence môžu mať priemer zhodný s priemerom najmenšieho prstenca a budú preto ohraničovať valcovú pomocnú časť kužeľovej konštrukcie. Alternatívne môže byť bezprostredne v smere prúdu za najmenším prstencom kužeľovej hlavnej časti usporiadané niekoľko prídavných prstencov s postupne sa zväčšujúcim priemerom, čím vznikne obrátená kužeľová pomocná časť kužeľovej konštrukcie. Ako ďalšia alternatívna môže byť upravená v smere prúdenia za valcovou pomocnou časťou, a to za posledným prstencom z radu pomocných prstencov rovnakého priemeru, obrátená kužeľová pomocná časť, pozostávajúca z niekoľkých prstencov s postupne sa zväčšujúcim priemerom. Tieto kužeľové konštrukcie umožňujú dosiahnutie optimálnych podmienok na odstraňovanie odlúčených častíc do výsypky.

Kužeľová konštrukcia môže byť vo všetkých uvedených vyhotoveniach zhotovená taktiež v tvare špirály, pričom každý závit tohto špirálovitého telesa výhodne tvorí prstenec, a pričom vzdialenosť medzi susednými závitmi špirály zodpovedá vzdialenosti medzi susednými plnými prstencami. Toto vyhotovenie umožňuje uľahčenie a automatizovanie výroby kužeľovej konštrukcie.

Konštrukcia zariadenia podľa vynálezu umožňuje čistenie plynných tekutín, čiže odlučovanie pevných častíc z týchto tekutín v širokom rozsahu veľkostí častíc, vrátane častíc s veľkosťou menšou ako 1 mikrometer, pri veľkej rýchlosti prúdu plynu zariadením (to je vysokým prietokom) a nízkom odpore na prúdenie plynu, pričom vznikne vysoká účinnosť čistenia, ktorá v podstate nezávisí od veľkostí a rozloženia veľkostí častíc v prúde plynu ani od koncentrácie prachu na vstupnom konci zariadenia. Navyše frakčné zloženie častíc nie je v podstate ovplyvňované čistením, takže keď je čiastočne vyčistený plyn vedený do druhej modulovej jednotky, zapojenej v sérii s prvou jednotkou, frakčné zloženie pevných častíc v tomto plyne bude v podstate rovnako ako v pôvodnom prúde plynu. Taktiež veľkosť a hmotnosť zariadenia sa zmenší a je zaistená takmer bezúdržbová činnosť zariadenia aj pri zmenách koncentrácie prachu a frakčného zloženia pevných častíc privádzaných do zariadenia.

Vynález môže byť použitý' na čistenie priemyselných plynov a plynov z domácich hospodárstiev, napríklad z metalurgických, chemických, tepelných a iných zariadení, a na čistenie vzduchu na priemyselné použitie a na použitie v domácnostiach, napríklad pre elektronický priemysel, priemysel presného strojárenstva, pre verejné a obytné budovy atď. Môže byť taktiež použitý na odlučovanie a zhromažďovanie hodnotných materiálov dispergovaných vo forme častíc vo vzduchu alebo v plyne alebo v podobnej tekutine, napríklad na vylučovanie a zhromažďovanie uhoľného prachu pri dobývacích prácach alebo na zhromažďovanie kovového prášku vznikajúceho v metalurgických procesoch.

Je zrejmé, že niektoré také zariadenia môžu tvoriť predbežne zostavenú jednotku, pozostávajúcu tak z kužeľovej konštrukcie z mnohých prstencov, ako z pripojeného telesa upraveného na pripojenie k výstupnému koncu hlavného potrubia, eventuálne s pripojenou výsypkou. Ale špeciálne, keď je zariadenie určené na nazhromažďovanie hodnotného materiálu a nie na čistenie tekutiny, ale v každom prípade, v ktorom nie je možné pripojiť zloženú kužeľovitú konštrukciu a teleso ako jednu jednotku k existujúcemu potrubiu, môže byť zariadenie tvorené iba oddelenou kužeľovitou konštrukciou. Táto kužeľová konštrukcia môže byť inštalovaná sama osebe na konci potrubia bez telesa, ktoré by ju obklopovalo, takže môžu byť vo výsypke zhromažďované iba častice odlúčené od prúdu tekutiny, pričom vyčistená, ale nepotrebná tekutina (predpokladá sa, že je z ekologického hľadiska neškodná a neobsahuje žiadne nečistoty) môže unikať medzerami medzi prstencami do okolitej atmosféry. Alternatívne však môže byť samozrejme samotná kužeľová konštrukcia inštalovaná v už existujúcom potrubí, respektíve jeho časťou, ktorou častice normálne vychádzajú z hlavnej výroby, pričom táto časť potrubia bude tvoriť a teda slúžiť ako teleso, čiže plášť kužeľovej konštrukcie a bude taktiež opatrená zbieracou nádobou k nej vhodne pripojenou, napríklad v bočné presadenej polohe, na priame spojenie s výstupným koncom kužeľovej konštrukcie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príkladoch vyhotovenia podľa priložených výkresov, na ktorých obr. 1 znázorňuje schematicky, čiastočne v reze a čiastočne v pohľade, zariadenie na odlučovanie častíc z tekutiny obsahujúcej niekoľko komponentov podľa vynálezu, a to podľa prvého vyhotovenia vynálezu, kde pozostáva kužeľová konštrukcia kužeľovej hlavnej časti tvaru zrezaného kužeľa z mnoho prstencov s postupne sa zmenšujúcimi priemermi, upravené v rúrkovom telese čiže plášti, obr. 1A vo zväčšenom meradle v reze detail 1A kužeľovej konštrukcie znázornenej na obr. 1, pričom schematicky znázorňuje tvar vnútornej plochy prstencov tvoriacich kužeľ a spôsob uloženia prstencov s rôznymi priemermi v pevnom vzťahu proti sebe navzájom, obr. IB priečny rez pozdĺž čiary 1B-1B z obr. 1, obr. IC rez podobný ako na obr. 1A s modifikovaným kužeľovým usporiadaním prstencov, obr. ID radiálny rez jediným prstencom, podobný obr. 1A, ale v ešte väčšom meradle, pričom konštrukcia prstenca je modifikovaná na jeho odtokovej čiže spodnej ploche, obr. 1E rez podobný obr. ID, ale konštrukcia prstenca je modifikovaná v jeho vrchole v oblasti spoja medzi jeho vnútornou a vonkajšou plochou, obr. 1F schematicky kužeľovú konštrukciu podľa vynálezu ajej základné fyzikálne parametre, obr. 2 podobne ako obr. 1 zariadenie podľa vynálezu, a to v jeho druhom vyhotovení, kde kužeľová konštrukcia má v smere prúdenia za menším koncom kužeľovej hlavnej časti upravenú pomocnú valcovú časť, pozostávajúcu z radu prídavných prstencov s rovnakým vnútorným priemerom ako má najmenší prstenec kužeľovej hlavnej časti, obr. 2A rez podobný ako na obr. 1 A, to je detail 2A kužeľovej konštrukcie z obr. 2, pričom schematicky znázorňuje jeden spôsob uloženia prstencov valcovej pomocnej časti v pevnom vzťahu proti sebe navzájom, obr. 3 podobne ako obr. 1 zariadenie podľa vynálezu, a to v jeho treťom vyhotovení, kde je kužeľová konštrukcia v smere prúdenia za menším koncom kužeľovej hlavnej časti opatrená obrátenou kužeľovou pomocnou časťou, zostavenou z radu prídavných prstencov s postupne sa zväčšujúcimi priemermi, obr. 3A rez podobný obr. 1Λ a 2Λ, t.j. detail 3Λ kužeľovej konštrukcie z obr. 3, pričom schematicky znázorňuje jeden spôsob uloženia prstencov obrátenej kužeľovej pomocnej časti v pevnom vzťahu proti sebe navzájom,

SK 280297 Β6 obr. 4 podobne ako obr. 1 zariadenie podľa vynálezu, a to v jeho štvrtom vyhotovení, kde kužeľová konštrukcia je v smere prúdenia za menším koncom kužeľovej hlavnej časti taktiež opatrená tak valcovou pomocnou časťou, ako aj obrátenou kužeľovou pomocnou časťou, zostavenou zradu prídavných prstencov rovnakého priemeru a radu prídavných prstencov s postupne sa zväčšujúcimi priemermi, obr. 4A rez podobný ako na obr. 1A, 2a a 3a, t. j. detail 4A kužeľovej konštrukcie z obr. 4, pričom schematicky znázorňuje jeden spôsob uloženia prstencov troch časti kužeľovej konštrukcie v pevnom vzťahu proti sebe navzájom, obr. 5 podobne ako obr. 1 zariadenia podľa vynálezu, a to v jeho piatom vyhotovení, kde kužeľová konštrukcia (kvôli zjednodušeniu znázornená tak, ako by obsahovala iba kužeľová hlavnú časť) je znázornená vo forme plynulej špirály s mnohými závitmi so zmenšujúcimi sa priemermi, simulujúcimi plné prstence pri iných vyhotoveniach, obr. 5A rez podobný ako na obr. 1A, 2A, 3A a 4A, a to detailu 4A kužeľovej konštrukcie z obr. 5, obr. 6 schematicky asymetrický krídlový profil, pričom súčasne znázorňuje vznik profilov prstencov, znázornených na obr. 1A a ID a obr. 7 rez podobný ako na obr. 6, pričom znázorňuje vznik profilu, znázorneného na obr. IE.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1. 1A a IB je znázornené prvé vyhotovenie zariadenia na odlučovanie častíc z tekutiny obsahujúcej niekoľko komponentov, v tomto prípade dva komponenty, podľa vynálezu, ktoré je určené najmä na čistenie prúdov plynov od pevných častíc, napríklad od prachu, popola a podobne. Zariadenie pozostáva z telesa 1, napríklad rúrkovej alebo valcovej konštrukcie (pozri obr. IB), v ktorom jc umiestnená kužeľová konštrukcia 2 vo forme dutého zrezaného kužeľa, medzi ňou a telesom 1 je vytvorený priestor la. Teleso 1 môže mať samozrejme aj iné vyhotovenie. Kužeľová konštrukcia 2 pozostáva z kužeľovej hlavnej časti 2a, ktorá je zostavená z mnohých koaxiálne usporiadaných prstencov 3, ktoré majú proti sebe v axiálnom smere odstupy, a ktorých priemery sa postupne zmenšujú. Toto usporiadanie bude teraz detailnejšie opísané. Prstence 3 sú výhodne zhotovené z kovu alebo zliatiny kovov, napríklad z nerezovej ocele a podobne, i keď samozrejme môžu byť vyhotovené aj z akéhokoľvek iného vhodne tvrdého materiálu, vrátane zosilneného plastu a podobne.

Prstenec 3a s najväčším priemerom, tvoriaci začiatok kužeľovej hlavnej časti 2a kužeľovej konštrukcie 2, a vstupný koniec telesa 1, ktorý ho obklopuje, sú pripojené utesnene pomocou obvodových tesnení, napríklad zvarov a podobne, k prírube 4 pripojovacej časti 5 potrubia (neznázorneného) na prívod prúdu plynu do telesa 1 v smere 6 prúdenia danom šípkou. Prstenec 3b s najmenším priemerom, ktorý zakončuje kužeľovú hlavnú časť 2a kužeľovej konštrukcie 2, je podobne pripojený k prírube 7a výstupnej rúrky 7, vedúcej do zbernej nádoby, čiže výsypky 8. Ako bude bližšie opísané, častice oddelené od prúdu plynu opúšťajú kužeľovú konštrukciu 2 a vstupujú do rúrky 7 prstencom 3b s najmenším priemerom, ktorou sa dostanú do výsypky 8, zatiaľ čo vyčistený plyn opúšťa kužeľovú konštrukciu 2 a vstupuje do okolitého priestoru la medzerami medzi jednotlivým prstencami 3.

Výsypka 8, ktorá ani na jednom z obr. 1 až 5 nie je nakreslená v mierke, je opatrená dolu nasmerovanou výstupnou rúrkou 8a, ktorá je opatrená uzatváracím ventilom 9 na umožnenie zhromažďovania častíc, ktoré majú byť odvedené z výsypky 8. Hoci aj to vždy nie je podstatné, ako bude bližšie vysvetlené ďalej v opise, je vo vyhotovení zariadenia podľa vynálezu, znázornenom na obr. 1, výsypka 8 taktiež opatrená dohora smerujúcou odvzdušňovacou rúrkou 12 vedúcou späť do telesa 1, na umožnenie návratu aspoň časti plynu obsahujúceho častice, ktorý vstupuje do výsypky 8 rúrkou 7, potom, čo sa častice obsiahnuté zo začiatku v plyne usadili vo výsypke 8, späť do vyčisteného prúdu plynu v priestore la telesa 1. Alternatívne môže byť také odsávanie plynu z výsypky 8 vyhotovené aj inými prostriedkami ako odvzdušňovacou rúrkou 12, napríklad pomocou čerpadla. Vyčistený plyn môže vystupovať z telesa 1 akýmkoľvek vhodným spôsobom, napríklad v smere šípky 10 bočne zahnutou časťou 11 telesa 1.

Ako je najlepšie znázornené na obr. 1A a IB, sú zostavené prstence 3 kužeľovej konštrukcie 2 pridržované vo svojich relatívnych polohách s príslušnými orientáciami pomocou niekoľkých rámových členov vo forme stĺpov alebo podpier 3c, rozkladajúcich sa od prstenca 3a s najväčším priemerom k prstencu 3b s najmenším priemerom, pričom všetky prstence 3 sú pevne pripojené na svojich vonkajších obvodoch k uvedeným podporám 3c akýmkoľvek vhodným spôsobom, napríklad privarením, prilepením a podobne, alebo keď to dovolí veľkosť prstencov 3, pomocou skrutiek, svorníkov a podobne. V znázornenom príklade vyhotovenia sú použité štyri podpory 3c (na obr. 1 boli kvôli zjednodušeniu vynechané), aj keď je možné použiť tri alebo päť a v prípade veľmi veľkej kužeľovej konštrukcie 2 aj viac stĺpov 3c (pričom ich počet je obmedzený iba tým, aby ich nebolo príliš mnoho, aby nežiaducim spôsobom nebránili vyhotovenia medzier medzi jednotlivými prstencami 3), pričom je dokonca možné použiť iba dve podpory 3c v prípade veľmi malej kužeľovej konštrukcie 2. Každý rámový člen, čiže podpora 3c, ako je znázornené, je opatrený (aj keď to nie je podstatné a nevyhnutne nutné) stupňovitými výstupkami 3d na svojej strane smerujúcej dovnútra, ktoré napomáhajú upevneniu prstencov 3 v potrebnej polohe.

Na obr. 1A, znázorňujúcim radiálny pozdĺžny rez, prechádzajúci osou kužeľovej konštrukcie 2, je vidieť, že každý prstenec 3 má tri základné plochy: vnútornú plochu 13, ktorá sa rozkladá od hornej hrany 13a prstenca 3 kjeho spodnej časti, a ktorá je vystavená aspoň na svojej najvnútornejšej časti v radiálnom smere prichádzajúcemu prúdu plynu, ďalej spodnú plochu 14, ktorá videné z hľadiska smeru prúdenia plynu je taktiež odtokovou plochou prstenca 3, a ktorá pretína vnútornú plochu 13 v ostrej obvodovej hrane 14a, tvoriacej vnútorný priemer prstenca 3, a konečne vonkajšiu obvodovú plochu 15. Vnútorná plocha 13 je konvexné zakrivená, pričom profil a stupeň tohto zakrivenia budú teraz detailnejšie opísané. Odtoková spodná plocha 14 je vo vodorovnom smere rovinná, pozri obr. 1A, ale môže mať v skutočnosti akýkoľvek požadovaný tvar, napríklad môže byť rovinná v šikmom smere, t. j. sklonená, ako je znázornené plnými čiarami pri spodnej ploche 14' na obr. ID alebo môže byť konkávne alebo konvexné zakrivená, ako je znázornené čiarkovanými čiarami pri spodných plochách 14 a 14' na obr. ID. Nutnou podmienkou pri tom iba je, aby uhol a medzi osou kužeľovej konštrukcie 2, ktorá leží taktiež v smere šípky označujúcej smer 6 prúdenia plynu, a tangentou odtokovej spodnej plochy 14 v obvodovej hrane 14a neprekročil hodnotu 90°. Je zrejmé, že v prípade rovinného vyhotovenia spodnej plochy 14 alebo 14', sa uvedená tangenta zhoduje so spodnou plochou 14, 14' samotnou, takže uhol a je uhlom medzi osou kužeľovej konštrukcie 2a a rovinou spodnej plochy 14. Tvar vonkajšej obvodovej plochy 15 je výhodne vo zvislom smere rovinný, ako je znázornené na obr. 1A, ale môže taktiež, bez ohľadu na usporiadanie spodnej plochy 14, splynúť so zakrivením hornej hrany 13a prstenca 3, ako je znázornené na obr. 1E v časti 15a.

Ako už bolo uvedené, je profil čiže usporiadanie v priečnom reze, a to najmä zakrivenie vnútornej plochy 13 prstenca 3 tak ako je znázornené na obr. 1A, odvodené od profilu prednej čiže nábežnej hrany asymetrického krídla. Tento asymetrický profil P krídla, znázornený na obr. 6 a 7, je v podstate v priečnom reze charakterizovaný tupou prednou okrajovou časťou P-l, ktorá normálne smeruje v smere F prichádzajúceho prúdu vzduchu, ďalej konvexné zakrivenou hornou okrajovou časťou P-2 a rovinnou spodnou okrajovou časťou P-3. Vnútri profilu P krídla je ohraničená, ako je znázornené na obr. 6, priečne šrafovaná časť P', ktorá je ohraničená na jednej strane plynulými časťami, a to zakrivenou prednou okrajovou časťou P-l a zakrivenou hornou okrajovou časťou P-2, ktoré vybiehajú z predného bodu P-4 prednej okrajovej časti P-l do najvyššieho bodu P-5 hornej okrajovej časti P-2 (t. j. tam, kde má krídlo najväčšiu hrúbku), a na druhej strane dvoma vzájomne kolmými a pretínajúcimi sa čiarami S-l a S-2, z ktorých jedna čiara S-l prebieha v profile P krídla pozdĺžne a začína v prednom bode P-4, zatiaľ čo druhá čiara S-2 prebieha priečne na profil P krídla a začína v najvyššom bode P-5, kde je tangenta T-l hornej okrajovej časti P-2 rovnobežná so smerom prichádzajúceho prúdu vzduchu. Alternatívne môže mať priečna hraničná čiara šrafovanej časti P' trochu inú konfiguráciu a/alebo orientáciu ako čiara S-2; aj keď začína vo všetkých prípadoch v najvyššom bode P-5, môže byť napríklad priama a sklonená alebo konkávne či konvexné zakrivená, ako je znázornené príslušnými čiarkovanými čiarami S-2', S-2, S-2' na obr. 6, pokiaľ uhol medzi tangentou T-l a akoukoľvek čiarou v najvyššom bode P-5 neprekročí hodnotu 90°.

Ako bude teraz zrejmé tým, že znázornené profily P krídla prstencov 3, znázornené na obr. 1A a ID, sú v podstate rovnaké ako profil s vyšrafovanou časťou P', ohraničený pevnými čiarami a čiarkované, pozri obr. 6, pričom vnútorná plocha 13 každého prstenca 3 zodpovedá časti oblasti plochy profilu P krídla zodpovedajúcej čiaram označujúcim časti P-l/P-2 medzi bodmi P-4 a P-5, a pričom spodné plochy 14 (alebo 14714'714') a vonkajšie obvodové plochy 15 každého prstenca 3 zodpovedajú oblastiam predstavovaným hraničnými čiarami S-2 (alebo S-2'/ S-2/ S-2’) alebo S-l. Je však zrejmé, že tvar oblasti prednej plochy profilu P krídla je trochu zložitejší, a zatiaľ čo môže byť ideálne konfigurácia pre vnútornú plochu 13 prstenca 3, môžu vystáť pri obrábaní alebo tvárnení prstencov 3 rôzne technologické ťažkosti, ktoré je možné odstrániť zjednodušením tvarov. Iba ako príklad sa uvádza zjednodušenie vyhotovenia vnútornej plochy 13, ktorá môže mať elipsovité, hyperbolické alebo parabolické zakrivenie, pričom tangenta T-2 spodnej plochy 14 (alebo 14714'714') v obvodovej hrane 14a je orientovaná tak, aby zvierala s časťou vnútornej plochy 13 v obvodovej hrane 14a (a preto s osou prstenca 3) uhol a, ktorý' neprekročí hodnotu 90°, pričom jednoduchá rovinná vonkajšia obvodová plocha 15 sa pretne s vnútornou plochou 13 v ostrej hornej hrane 13a. Ďalej je výhodné, keď je zakrivenie vnútornej plochy 13 každého prstenca 3 také, že tangenta T-2 je rovnobežná so smerom prúdenia a osou kužeľovej konštrukcie 2, aj keď taká orientácia napomáha ku vzniku aspoň interferencie s prichádzajúcim prúdom plynu na ostrej obvodovej hrane 14a.

Podľa ešte ďalšej alternatívny môže byť v prednej časti profilu P krídla, ako je znázornené na obr. 7, vytvorená priečne šrafovaná časť P, ktorá je ohraničená na jednej strane prednou okrajovou časťou P-l a príslušnými časťami hornej okrajovej časti P-2 a spodnej okrajovej časti P-3, ktoré na ňu nadväzujú, a na druhej strane priečnou čiarou S-3 vychádzajúcou z naj vyššieho bodu P-5 na hornej okrajovej časti P-2 a prebiehajúcej pod uhlom 90° k tangente T-l k spodnej okrajovej časti P-3. Rovnako ako predtým môže byť dozaista, pri zachovaní rovnakého uhlového obmedzenia, priečna hranica vytvorená priamou šikmou čiarou alebo konkávne či konvexné zakrivenými čiarkovanými čiarami S-3', S-3 a S-3'. Zodpovedajúce profily prstenca 3 sú znázornené na obr. 1E, pričom je vidieť, že vonkajšia obvodová plocha 15 nadväzuje na vnútornú plochu 13 v hornej hrane 13a prstenca 3 zakrivenou časťou 15a.

Ako je znázornené na obr. 1F, je každý prstenec 3 kužeľovej hlavnej časti 2a kužeľovej konštrukcie 2 charakterizovaný svojou axiálnou výškou čiže hrúbkou t a svojou radiálnou šírkou w (čo je rozdiel medzi jeho vnútorným a vonkajším priemerom), pričom rôzne prstence 3 sú umiestnené tak, že rovina ostrej hrany akéhokoľvek predchádzajúceho prstenca 3 (brané v smere prúdenia), je vzdialená v smere osi kužeľovej konštrukcie 2 od roviny najvyššej, čiže hornej časti najbližšieho susedného prstenca 3, brané v smere prúdenia, o axiálnu výšku h medzery medzi týmito susednými prstencami 3. Pre účinnú funkciu zariadenia musia existovať správne vzťahy medzi týmito fyzikálnymi parametrami, teda šírkou w, hrúbkou t a výškou h, a ďalej vnútornými priemermi najväčšieho a najmenšieho prstenca 3a, 3b kužeľovej hlavnej časti 2a (ktoré sú merané na príslušných ostrých obvodových hranách 14a, týchto prstencov 3a, 3b a sú označené ako maximálny priemer D_max a minimálny priemer D_min), a ďalej axiálnou výškou H kužeľovej hlavnej časti 2a (meranej od roviny obvodovej hrany 14a, t. j. spodku najväčšieho prstenca 3a k rovine obvodovej hrany 14a, t. j. spodku najmenšieho prstenca 3b, a ďalej radiálnou vzdialenosťou čiže presadením δ medzi ostrou hranou jedného prstenca 3 a ostrou hranou susedného prstenca 3, pričom výhodné pomery sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

0,5	<	w/t	<	2	(1)
0,7	<	h/t	<	3	(2)
10	<	D T) ^max1 ^min	<	100	(3)
5	<	H/Dm„	<	20	(4)
0,02	<	δ/w	<	0,8	(5)

Rozmery prstencov 3 a zostavenej kužeľovej konštrukcie 2 sa budú v akomkoľvek danom prípade samozrejme meniť v závislosti od požadovanej veľkosti zariadenia a zamýšľanom použití (v závislosti od použitej tekutiny a častíc, prietoku, veľkosti častíc, hustoty hmoty častíc v tekutine atď.), pre ktoré sa musí prispôsobiť. Je však zrejmé, že výber rozmerov prstencov 3 môže byť obmedzený uvažovanými technologickými ťažkosťami, čo môže viesť k nutnosti výroby buď veľmi veľkých, alebo veľmi malých prstencov 3. Praktické rozsahy uvedených rozmerov (v milimetroch) sú v súčasnom čase nasledujúce:

10 mm	<	D max	<	2000 mm
1 mm	<		<	200 mm
50 mm	<	n	<	20000 mm
1 mm	<	t	<	100 mm
1 mm	<	w	<	100 mm
0,7 mm	<	h	<	300mm

Funkcia zariadenia je nasledujúca. Pri uvažovaní akýchkoľvek dvoch susedných prstencov 3 v kužeľovej hlavnej časti 2a kužeľovej konštrukcie 2, pri pohľade v smere 6 prúdenia označujúcej prúd plynu je zrejmé, že vnútorný priemer dolného prstenca 3 (brané v smere prúdenia) z uvedeného páru prstencov 3 je menší o dve presadenia 25 (kde 5 je uvedené radiálne presadenia) ako vnútorný priemer horného prstenca 3, takže priamka rovnobežná s osou kužeľovej konštrukcie 2 a predchádzajúca ostrou obvodovou hranou 14a horného prstenca 3 pretína vnútornú plochu 13 dolného prstenca 3 v mieste umiestnenom radiálne zvonku od ostrej obvodovej hrany 14a tohto dolného prstenca 3. Táto podmienka, ktorá zaisťuje, že existuje prekrytie dvoch susedných prstencov 3, a preto, že tu neexistuje priamková dráha medzi týmito prstencami 3, ktorá by prebiehala rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie 2 a otvárala by priechod tekutine v tomto smere, spôsobuje, že valcová vonkajšia vrstva prúdu plynu, ktorá prešla voľne horným prstencom 3, narazí do dolného prstenca 3, ktorý jej prehradzuje cestu. Toto „odrezané“ množstvo plynu musí uniknúť medzerou 16 tvoriacou priechod medzi dvoma susednými prstencami 3, inak by došlo vnútri kužeľovej konštrukcie 2 ku zvyšovaniu tlaku účinkom ďalšieho pritekajúceho prúdu plynu. Pretože sa kužeľová konštrukcia 2 zužuje smerom dolu, unikajú v každej úrovni medzerami 16 medzi susednými prstencami 3 z vnútrajška kužeľovej konštrukcie 2 do priestoru la medzi ním a telesom 1 vonkajšie časti prúdu plynu.

Keď plyn unikol do tohto priestoru la, pokračuje následne v podstate v rovnakom smere ako plyn vnútri kužeľovej konštrukcie 2, t. j. smerom k výstupnej zahnutej časti 11 telesa 1, a vedie s pripadne do ďalšieho miesta určenia výstupným otvorom telesa 1 von. Vzhľadom na to, že kužeľový tvar kužeľovej konštrukcie 2 zostavenej z prstencov 3 vytvára určitý prídavný odpor pre plyn prúdiaci vnútri telesa 1 v porovnaní s odporom pre prúd plynu existujúcim v prázdnom telese 1, existuje medzi priestorom vnútri kužeľovej konštrukcie 2 (v ktorom je trochu vyšší tlak), a obklopujúcim priestorom la zvonku kužeľovej konštrukcie 2 ( v ktorom je trochu nižší tlak), určitý tlakový rozdiel. Vďaka veľkosti medzier 16 medzi prstencami 3, t. j. pretože celková plocha otvorených medziei 16 medzi prstencami 3 kužeľovej konštrukcie 2 je podstatne väčšia ako plocha priečneho prierezu telesa 1, je tento tlakový rozdiel relatívne nevýznamný, nič menej je príčinou unikania plynu týmito medzerami 16 medzi prstencami 3.

Hoci aj nie je snahou podať akékoľvek zvláštne teoretické vysvetlenie toho, čo sa deje vnútri kužeľovej konštrukcie 2 a ako prúdi plyn s pevnými časticami touto kužeľovou konštrukciou 2, je zrejmé, že ako prúd plynu naráža na zakrivenú vnútornú plochu 13 prstenca 3, sleduje valcová vonkajšia vrstva prúdu plynu zakrivenie tejto vnútornej plochy 13 a prichádza k jej ostrej obvodovej hrane 14a. Ako už bolo uvedené, musí táto vonkajšia vrstva prúdu plynu uniknúť najbližšou medzerou 16. Aby k tomu došlo, musí sa táto vrstva plynu pohybovať okolo ostrej obvodovej hrany 14a, takže náhle preruší svoje prúdenie pozdĺž zakrivenej vnútornej plochy 13. Smer pohybu plynu vo valcovej vonkajšej vrstve sa tak zmení zo smeru 6 prúdenie dolu na radiálny smer prúdenia medzerou 16. Tento nelineárny pohyb plynu okolo ostrej obvodovej hrany 14a spôsobí vznik lokálnych síl alebo lokálnych tlakových rozdielov pôsobiacich na pevné častice pohybujúce sa s prúdom plynu. Pri každom prstenci 3 v každej úrovni smerujú tieto sily na os kužeľovej konštrukcii 2, čím skôr odhadzujú častice späť do hlavného prúdu plynu namiesto aby im umožnili uniknúť s plynom unikajúcim medzerami 16.

Ďalším spôsobom, ako vidieť následky náhleho prerušenia prúdu plynu na ostrej obvodovej hrane 14a je predpoklad, že toto prerušenie spôsobí vytváranie vírov v prúde plynu. Výsledkom týchto vírivých prúdov pri radiálne vnútorných hraniciach medzier 16 je vznik plynulej pružnej vrstvy plynu pozdĺž imaginárnej kužeľovej tangenty k zakrivenej vnútornej ploche 13 prstenca 3, takže pevné častice v oblasti tejto plynulej pružnej vrstvy plynu v kužeľovej konštrukcii 2 sa odrážajú od vnútorných plôch 13 prstencov 3 a súčasne sú vrhané do centrálnej časti prúdu plynu. Zatiaľ čo teda takto vytvorené prúdy plynu na vnútorných plochách 13 prstencov 3 chránia tieto prstence 3 pred opotrebením, pevné častice sa centrálne koncentrujú pri svojom priechode kužeľovou konštrukciou 2, čo vedie k ich následnému vyvedeniu do výsypky 8 rúrkou 7. Na rozdiel od toho časť prúdu plynu, ktorá bola zbavená pevných častíc vrhaných do stredu kužeľovej konštrukcie 2, vstúpila do medzier 16 medzi prstencami 3, a potom opúšťa kužeľovú konštrukciu 2 a vstupuje do okolitého priestoru la v telese 1, z ktorého vystupuje koncovou zahnutou časťou 11.

Zariadenie podľa vynálezu umožňuje dosahovanie vysokej účinnosti (do rozsahu aspoň 95 %) čistenia plynu pozostávajúceho z niekoľkých komponentov, ktoré je dosahované v širokom rozsahu rýchlostí prúdenia plynu, vrátane vysokých rýchlostí prúdenia až do 100 m/s, čo dáva vysoký prietok, a s nízkym odporom na prúdenie plynu, ktorý' výsledok v praxi nie je závislý od frakčného zloženia pevných častíc v prúde plynu v celom rozsahu veľkostí častíc od veľkostí menších ako 1 mikrometer až po 1000 mikrometrov. Navyše zariadenie podľa vynálezu neobsahuje žiadne pohyblivé súčiastky, po dlhšom čase prevádzky vykazuje buď malé, alebo vôbec žiadne opotrebenie, vyžaduje minimálnu údržbu a má relatívne menšiu hmotnosť a je kompaktnejšie v porovnaní s existujúcimi zariadeniami na odlučovanie prachu s podobným prietokom plynu.

Vzhľadom na konštrukciu zariadenia podľa vynálezu sú vstupná rýchlosť Vj a výstupná rýchlosť v₂ na vstupnom a výstupnom konci (obr. 1) telesa 1 v podstate identické, zatiaľ čo plynom spôsobená rýchlosť v₃ koncentrovaných pevných častíc na výstupnom konci kužeľovej konštrukcie 2 sa môže meniť z hodnoty rovnajúcej sa v podstate vstupnej rýchlosti vy a výstupnej rýchlosti v₂ až do hodnôt, ktoré sú podstatne menšie ako rýchlosti vy a v₂. To závisí od detailov konštrukcie zariadenia, vrátane veľkosti a usporiadania výsypky 8. Časť, v skutočnosti menej ako 1 %, pôvodného prúdu plynu prúdiaceho do telesa 1 vstupuje do výsypky 8 spolu s koncentrovaným prúdom častíc, ale táto časť plynu sa potom oddelí od častíc, keď sa tieto častice usadia na dne výsypky 8, a odvádza sa z výsypky 8 odvzdušňovacou rúrkou 12 alebo akýmkoľvek vhodným odsávacím čerpadlom a podobne.

Na ďalšej zníženie množstva časti plynu dostávajúceho sa do výsypky 8 rúrkou 7 sa pri druhom vyhotovení zariadenia podľa vynálezu upraví v smere prúdenia za prstencom 3b s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti 2a kužeľovej konštrukcie 2 (pozri obr. 2) valcová pomocná časť 2b, zostavená z prídavných prstencov 17, ktoré majú rovnaký vnútorný priemer a rovnakú plochu a konfiguráciu priečneho prierezu ako prstenec 3b s najmenším priemerom a sú upevnené v požadovanej polohe rámovými členmi, napríklad stĺpmi alebo podporami 3e (obr. 2A), ktoré tvoria predĺženie, spôsobom vyložene neznázorneným, v určitom uhle k podporám 3c prináležiacim kužeľovej hlavnej časti 2a kužeľovej konštrukcie 2. Účelom týchto prídavných prstencov 17 je spomaliť prúdenie časti plynu obsahujúceho koncentrované pevné častice (pretože v oblasti valcovej pomocnej časti 2b sa už kužeľová konštrukcia 2 ďalej nezužuje), čím dochádza ku zvyšovaniu koncentrácie pevných častíc v časti prúdu pohybujúceho sa do výsypky 8.

Ako už bolo skôr uvedené, existuje medzi vnútrajškom kužeľovej konštrukcie 2 a vonkajším priestorom la určitý tlakový rozdiel. Tento tlakový rozdiel bude taktiež existovať medzi vnútrajškom valcovej pomocnej časti 2b a v oblasti prídavných prstencov 17 zhodného priemeru a vonkajším priestorom la. V dôsledku tohto tlakového rozdielu uniká plyn z vnútrajška valcovej pomocnej časti 2b do okolitého priestoru la v telese 1 otvormi medzi prídavnými prstencami 17 rovnakého priemeru, a to rovnakým spôsobom ako bolo opísané v prípade prstencov 3 kužeľovej hlavnej časti 2a. Vzhľadom na prítomnosť prídavných prstencov 17 zhodného priemeru sa však objem prúdu plynu už ďalej nezmenšuje s tým, ako sa plyn pohybuje valcovou pomocnou časťou 2b, pretože priestor pre prúd plynu sa nemení (na rozdiel od prípadu kužeľovej hlavnej časti 2a). Tým dôjde nato, že rýchlosť prúdu plynu sa s pohybom plynu valcovou pomocnou časťou 2b musí znížiť. Počet prídavných prstencov 17 by mal byť teda zvolený tak, že axiálna výška valcovej pomocnej časti 2b nie je väčšia ako výška H kužeľovej hlavnej časti 2a, a že rýchlosť v₄ prúdenia na konci oblasti vytvorenej z prídavných prstencov 17 rovnakého priemeru je podstatne nižšia ako rýchlosť v₃ prúdenia na konci kužeľovej hlavnej časti 2a alebo sa blíži tesne k nule, pričom účinnosť čistenia zostáva stále prijateľne vysoká. To umožňuje odvádzanie plynu z výsypky 8 bez odvzdušňovacej rúrky, a taktiež umožňuje zníženie veľkosti výsypky 8. Účinnosť čistenia sa však samozrejme zníži o určitú hodnotu, zrejme o 1 až 3 %, v závislosti od dĺžky valcovej pomocnej časti 2b kužeľovej konštrukcie 2. Mierne zníženie účinnosti čistenia musí byť spojované s faktom, že pri veľmi malých rýchlostiach sa účinok zachycovania častíc prídavnými prstencami 17 zníži, čím sa umožni uniknutie malej časti koncentrovaných pevných častíc s plynom unikajúcim medzerami 16 medzi prídavnými prstencami 17. To je však zase vykompenzované výhodou použitia menšej výsypky 8 bez odvdzušňovacej rúrky.

Rovnaký výsledok možno dosiahnuť v zariadení podľa tretieho vyhotovenia podľa vynálezu, v ktorom je v smere prúdenia za prstencom 3b s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti 2a upravená pomocná obrátená kužeľová časť 2c, pozostávajúca z prídavných prstencov 18 s postupne sa zväčšujúcimi vnútornými priemermi (obr. 3), pričom prídavné prstence 18 sú upevnené v potrebnej polohe pomocou podpier 3f (obr. 3A) podobných podperám 3c, ale sklonených v opačnom smere proti osi kužeľovej konštrukcie 2. Pri tomto treťom vyhotovení zariadenia podľa vynálezu sa dosiahne optimálnych podmienok na odstraňovanie prachu do výsypky 8 vtedy, keď kužeľová hlavná časť 2a a pomocná obrátená kužeľová časť 2c majú rovnaký uhol sklonu, pričom výška pomocnej obrátenej kužeľovej časti 2c nie je väčšia ako výška kužeľovej hlavnej časti 2a.

Podľa štvrtého vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu je kužeľová hlavná časť 2a opatrená jednako pomocnou obrátenou kužeľovou časťou 2c, vytvorenou z prídavných prstencov 18 s postupne sa zväčšujúcimi vnútornými priemermi, rovnako ako pri treťom vyhotovení podľa vynálezu, v kombinácii s valcovou pomocnou časťou 2b, zostavenou z prídavných prstencov 17 rovnakého priemeru, ktorý je rovnaký ako vnútorný priemer prstenca 3b s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti 2a (obr. 4), a usporiadanou podobne ako pri druhom vyhotovení podľa vynálezu, pričom prídavné prstence 18 so zväčšujúcimi sa vnútornými priemermi sú v tomto prípade upravené za valcovou pomocnou časťou 2b. Tri súpravy prstencov 3, 17 a 18 sú upevnené v potrebných polohách pomocou príslušných súprav podpier 3c, 3e, 3f (obr. 4A), pričom výška zostavy dvoch pomocných častí 2b a 2c nie je väčšia ako výška kužeľovej hlavnej časti 2a. Toto usporiadanie umožňuje čo najviac zefektívniť vlastnosti použitých pomocných častí, t. j. valcovej pomocnej časti 2b a pomocnej obrátenej kužeľovej časti 2c.

Podľa piateho vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu sa predpokladá, že kužeľová konštrukcia 2 (nech už je vytvorená iba z kužeľovej hlavnej časti 2a alebo z jej kombinácie buď s jednou, alebo oboma pomocnými časťami 2b a 2c) podľa akéhokoľvek opísaného vyhotovenia môže byť vyhotovená vo forme špirály (obr. 5). V tejto kužeľovej konštrukcii 2 by mohol byť rozstup závitov 19 špirály relatívne malý a pásik špirály by mohol mať zaoblenú vnútornú plochu 13 rovnako ako pre každý závit 19 hornú hranu 13a, odtokovú čiže spodnú plochu 14, ostrú obvodovú hranu 14a v spoji vnútornej plochy 13 a spodnej plochy 14, a konečne vonkajšiu plochu 15. Každý jednotlivý závit 19 predstavuje ekvivalent jedného z prstencov 3 kužeľovej hlavnej časti 2a iných vyhotovení (a dozista aj prídavných prstencov 17 a/alebo 18). Tým je uľahčená výroba kužeľovej konštrukcie 2 a umožnená je automatizácia. Ako je znázornené na obr. 5A, umožňuje vyhotovenie špirálovej kužeľovej konštrukcie 2 z jedného kusa vynechanie podpier, aj keď je možné tieto podpery samozrejme v prípade potreby použiť, napríklad na zabránenie ohybu alebo skrútenia kužeľovej konštrukcie 2. Pretože kužeľová konštrukcia 2, znázornená na obr. 5, má iba kužeľovú hlavnú časť 2a, je výsypka 8 opatrená odvzdušňovacou rúrkou 12 (alebo vhodným odsávacím čerpadlom a podobne) z rovnakých opisaných dôvodov v spojení s prvým vyhotovením podľa obr. 1.

Na zvýšenie kapacity prietoku môžu byť modulovým spôsobom zapojené paralelne dve alebo aj viac zariadení podľa vynálezu. Podobne je možné zvýšiť účinnosť čistenia zapojením dvoch alebo viac zariadení podľa vynálezu modulovým spôsobom v sérii.

Ako vyplýva z obr. 1 a la, je kužeľová hlavná časť 2a kužeľovej konštrukcie 2 tvorená kužeľom s priamymi stranami. Inými slovami, geometrické miesto ostrých obvodových hrán 14a rôznych prstencov 3 je plochou, kde dochádza k obráteniu priamej čiary prechádzajúcej šikmo na os kužeľovej konštrukcii 2. Do základnej myšlienky vynálezu však patri, že geometrické miesto obvodových hrán 14a môže byť taktiež plochou obrátenia zakrivenej čiary (pozri obr. IC) okolo osi kužeľovej konštrukcie 2. Termín „kužeľová konštrukcia“ tu označuje tak usporiadanie kužeľa s priamymi čiarami, ako aj zakrivenými čiarami.

Je zrejmé, že vysoká účinnosť zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že odlučovanie častíc z tekutiny sa vykonáva v podstate aerodynamický, t. j. pôsobením rozdielov tlakov tekutiny, pôsobiacich na častice, a pôsobiacich deštrukčné buď malým alebo žiadnym účinkom na plochy prstencov 3 a minimalizovaním akýchkoľvek mechanických pôsobení, ako sú nárazy častíc a ich vychyľovanie plochami prstencov 3, čo by mohlo plochy prstencov 3 poškodzovať.

Vlastnosti a výhody vynálezu vyplynú bližšie z nasledujúcich nijako neobmedzujúcich príkladov praktického použitia pri testovaní.

Príklad 1

Najväčší prstenec 3a kužeľovej konštrukcie 2 zariadením podľa vynálezu, znázorneného na obr. 1, mal vnútorný priemer 200 mm a vnútorný priemer najmenšieho prstenca 3b bol 20 mm. Všetky prstence 3 majú tú istú rovnakú hrúbku t 5 mm a radiálnu šírku w taktiež 5 mm. Odtoková čiže spodná plocha 14 každého horného prstenca 3 bola vodorovná a rovinná a bola od hornej časti susedného dolného prstenca 3 vzdialená 5 mm. Axiálna výška H kužeľovej konštrukcie 2 bola 2000 mm. Vstupná rýchlosť V] prúdu plynov obsahujúceho prach privádzaného do zariadenia sa menila od 15 m/s do 90 m/s pri rôznych testovaniach, a koncentrácia prachu sa menila od 1 do 10 g/m³. Prach mal nasledujúce frakčné zloženie: od 1000 do 50 pm 50 % od 50 do 1 pm 45 % menej ako 1 pm 5 %

Hodnota štatistickej gravimetrickej účinnosti čistenia založená na výsledkoch desiatich meraní bola 95 %, s odhadovanou kumulačnou chybou zo všetkých zdrojov ± 1 %. Táto účinnosť čistenia sa v podstate nemenila v označenom rozsahu rýchlostí prúdenia a hustôt prachu. Ďalej frakčné zloženie prachu zhromaždeného vo výsypke 8 bolo analyzované a výsledky týchto meraní udávajú, v rámci presnosti spôsobu analýzy, že frakčné zloženie prachu vo výsypke 8 bolo v podstate rovnaké ako pri privádzanom prachu. To dokazuje, že zariadenie v podstate neovplyvňuje frakčné zloženie prachu vo vyčistenej časti tekutiny.

Príklad 2

V tomto prípade boli zapojené dve zariadenia z príkladu 1 v sérii za sebou. Počiatočné rýchlosti prúdenia plynu obsahujúceho prach, počiatočná koncentrácia prachu a frakčné zloženie prachu v rôznych testovaniach bolo rovnaké ako v príklade 1.

Hodnota štatistickej účinnosti čistenia založená na výsledkoch merania bola 99 % ± 1 %. Rovnako ako v predchádzajúcom príklade bolo zistené, že frakčné zloženie zhromaždeného prachu bolo v podstate rovnaké ako vstupujúceho prachu na vstupnom konci prvého z modulov zapojených za sebou v sérii.

Priemyselná využiteľnosť

Principiálnou oblasťou využitia zariadenia podľa vynálezu je čistenie vzduchu a plynov vo vykurovacích a priemyselných systémov odstraňovaním pevných častíc z týchto plynov.

Claims (20)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na odlučovanie častíc z tekutiny obsahujúcej niekoľko komponentov, výhodne na čistenie plynu od pevných častíc, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z dutej kužeľovej konštrukcie (2) v tvare zrezaného ihlanu, ktorej os (6 ) sa rozkladá v smere prúdenia odlučovanej tekutiny, a ktorá má kužeľovú hlavnú časť (2a) tvorenú koaxiálne usporiadanými prstencami (3) usporiadanými v odstupoch od seba v axiálnom smere uvedenej kužeľovej konštrukcie (2), ktorých vnútorné priemery, videné v smere osi, sa postupne zmenšujú, pričom prstenec (3a) s najväčším vnútorným priemerom je usporiadaný na vstupnom konci kužeľovej hlavnej časti (2a) kužeľovej konštrukcie (2), a prstenec (3b) s najmenším vnútorným priemerom je usporiadaný na výstupnom konci kužeľovej hlavnej časti (2a) kužeľovej konštrukcie (2), a každý z uvedených prstencov (3) má najvyššiu oblasť (13a), najnižšiu oblasť (14a), vnútornú plochu (13), ktorá je konvexné zakrivená v radiálnom priečnom reze vedenom osou kužeľovej konštrukcie (2) a rozkladá sa z najvyššieho konca (13a) uvedenej najnižšej oblasti tohto prstenca (3) aje obrátená čiastočne proti a čiastočne priečne smerom na os kužeľovej konštrukcie od vstupného konca na výstupný koniec, ďalej má spodnú plochu (14) a vonkajšiu plochu (15), pričom spodná plocha (14) sa rozkladá do najnižšieho konca (14a) vnútornej plochy (13) na vonkajšiu plochu (15) a je obrátená v podstate v smere na os kužeľovej konštrukcie od vstupného konca na výstupný koniec a tvorí s vnútornou plochou (13) v ich spojoch ostrú hranu (14a), rozkladajúcu sa po obvode prstenca (3) a tvoriacu uvedený vnútorný priemer (D) prstenca (3), a ktorá je umiestnená v kužeľovej konštrukcii (2) tak, že priamka rovnobežná s osou (6) kužeľovej konštrukcie (2) a pretínajúca uvedenú ostrú hranu daného prstenca (3) pretína uvedenú vnútornú plochu (13) najbližšieho susedného, v smere na výstupný koniec, ďalšieho prstenca (3) radiálne vonku od ostrej hrany tohto ďalšieho prstenca (3), pričom vonkajšia plocha (15) sa rozkladá od spodnej plochy (14) na najvyšší koniec (13a) vnútornej plochy (13) a orientácia spodnej plochy (14) je taká, že jej tangenta v mieste spoja s vnútornou plochou (13) zviera uhol najvyššie 90° s osou (6) kužeľovej konštrukcie (2).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že vnútorná plocha (13) každého prstenca (3) je zakrivená tak, že jej tangenta v spoji so spodnou plochou (14) toho istého prstenca (3) je rovnobežná s osou kužeľovej konštrukcie (2).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že každý z prstencov (3) má radiálnu šírku meranú kolmo na os kužeľovej konštrukcie (2) medzi miestom ostrej hrany a miestom spoja spodnej plochy (14) s vonkajšou plochou (15) tohto prstenca (3), ďalej axiálnu hrúbku meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) medzi rovinou ostrej hrany a rovinou najvyššej oblasti tohto prstenca (3), pričom kužeľová hlavná časť (2a) má axiálnu výšku meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) od roviny ostrej hrany prstenca (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) na rovinu ostrej hrany prstenca (3a) s najväčším priemerom a prstence (3) sú usporiadané tak, že medzi každým horným prstencom (3) a susedným dolným prstencom (3), brané v smere na os, kužeľovej hlavnej časti (2a) je vytvorená medzera (16), ktorá má axiálnu výšku meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) od roviny najvyššej oblasti uvedeného dolného prstenca (3) na rovinu ostrej hrany uvedeného horného prstenca (3) a rozmery prstencov (3), medzier (16) a kužeľovej hlavnej časti (2a) kužeľovej kon

   štrukcie (2) spĺňajú nasledujúce vzťahy: 0,5 < W/t < 2 0,7 < h/t < 3 10 < Hmax/Ď_mi_n < 100 5 < H/D_max < 20 0,02 < δ/W < 0,8, kde W je radiálna šírka prstenca (3), t je axiálna hrúbka

   prstenca (3), h je axiálna výška medzier (16), H je axiálna výška kužeľovej hlavnej časti (2a), δ je radiálna vzdialenosť medzi ostrou hranou jedného z prstencov (3) a ostrou hranou susedného prstenca (3), Dmax je vnútorný priemer prstenca (3a) s najväčším priemerom a Dmin je vnútorný priemer prstenca (3b) s najmenším priemerom.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že axiálna výška (h) medzery (16) medzi daným horným prstencom (3) a susedným dolným prstencom (3) sa rovná hrúbke (t) tohto horného prstenca (3).
5. 5. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že všetky prstence (3) majú rovnakú axiálnu hrúbku (t).
6. 6. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že všetky prstence (3) majú rovnakú radiálnu šírku (W).
7. 7. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že všetky prstence (3) majú rovnakú axiálnu hrúbku (t) a rovnakú radiálnu šírku (W).
8. 8. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že axiálna hrúbka (t) a radiálna šírka (W) všetkých prstencov (3) a axiálna výška (h) všetkých medzier (16) medzi príslušnými susednými prstencami (3) sa vzájomne rovnajú.
9. 9. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa t ý m, že v smere na os za prstencom (3b) s najmenším priemerom je upravená valcová pomocná časť (2b) pozostávajúca z aspoň dvoch prídavných prstencov (17), ktorých vnútorné priemery sa rovnajú vnútornému priemeru prstenca (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a).
10. 10. Zariadenie podľa nároku 9, vyznačujúce sa t ý m , že na kužeľovej konštrukcii (2) je v smere na os za posledným prídavným prstencom (17) z prídavných prstencov (17) s rovnakým vnútorným priemerom valcovej pomocnej časti (2b) usporiadaná pomocná obrátená kužeľová časť (2c) pozostávajúca z aspoň dvoch ďalších prídavných prstencov (18) s postupne sa zväčšujúcimi vnútornými priemermi.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že v smere na os je na kužeľovej konštrukcii (2) za prstencom (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) usporiadaná pomocná obrátená kužeľová časť (2c) pozostávajúca z aspoň dvoch prídavných prstencov (18) s postupne sa zväčšujúcimi vnútornými priemermi.
12. 12. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že kužeľová konštrukcia (2) je jednotkou z jedného kusa vo forme špirálovito zvinutého pásika tvoriaceho závity (19) s postupne sa zmenšujúcimi vnútornými priemermi, pričom každý závit (19) špirálovito zvinutého pásika predstavuje príslušný prstenec kužeľovej konštrukcie (2) a má predpísanú plochu a tvar prierezu.
13. 13. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa t ý m, že ďalej pozostáva z telesa (1), ktoré má vstupný koniec a výstupný koniec, pričom kužeľová konštrukcia (2) je upevnená na tomto telese (1) tak, že prstenec (3a) s najväčším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) je umiestnený pri vstupnom konci a je obvodovo utesnené pripojený na vnútornú plochu telesa (1), ktorá ho obklopuje, a pričom vstupný koniec telesa (1) je spojený s vnútrajškom kužeľovej hlavnej časti (2a) kužeľovej konštrukcie (2) uvedeným prstencom (3a) s najväčším priemerom na umožnenie vstupu tekutiny určenej na odlúčenie do kužeľovej hlavnej časti (2a), a vstupný koniec telesa (1) tvorí výstupnú dráhu sčasti vnútorného priestoru (la) telesa (1) , ktorý obklopuje kužeľovú konštrukciu (2), na umožnenie vyčistenej časti tekutiny, ktorá vystúpila z kužeľovej konštrukcie (2) medzerami (16) medzi prstencami (3), opustiť uvedený vnútorný priestor (la) telesa (1), a ďalej z výsypky (8) opatrenej vstupnou rúrkou zasahujúcou do telesa (1) a spojenou s vnútrajškom kužeľovej konštrukcie (2) posledným zjej prstencov (3) vzdialenou od prstenca (3a) s najväčším priemerom, pričom vstupná rúrka slúži na výstup častíc odlúčených z čistenej tekutiny a koncentrovaných uvedenou kužeľovou konštrukciou (2) so zvyškami nevyčistenej tekutiny z kužeľovej konštrukcie (2) do uvedenej výsypky (8) na zhromažďovanie častíc vo výsypke (8).
14. 14. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa t ý m , že každý z prstencov (3) má radiálnu šírku (W) meranú kolmo na os kužeľovej konštrukcie (2) medzi miestom ostrej hrany a miestom spoja spodnej plochy (14) s vonkajšou plochou (15) tohto prstenca (3), ďalej axiálnu hrúbku (t) meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) medzi rovinou ostrej hrany a rovinou najvyššej oblasti tohto prstenca (3), pričom kužeľová hlavná časť (2a) má axiálnu výšku meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) od roviny ostrej hrany prstenca (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) na rovinu ostrej hrany prstenca (3a) s najväčším priemerom a prstence (3) sú usporiadané tak, že medzi každým prstencom (3) a susedným dolným prstencom (3), brané v smere na os, kužeľovej hlavnej časti (2a) je vytvorená medzera (16), ktorá má axiálnu výšku (h) meranú rovnobežne s osou kužeľovej konštrukcie (2) od roviny najvyššej oblasti uvedeného dolného prstenca ä3) na rovinu ostrej hrany uvedeného horného prstenca (3) a rozmery prstencov (3), medzier (16) a kužeľovej hlavnej časti (2a) kužeľovej kon

    štrukcie (2) spĺňajú nasledujúce vzťahy 0,5 < w/t < 2 0,7 < h/t < 3 10 < Dmax^D_mj_n < 100 5 < H/D_mlx < 20 0,02 < δ/W < 0,8

    kde W je radiálna šírka prstenca (3), t je axiálna hrúbka prstenca (3), h je axiálna výška medzier (16), H je axiálna výška kužeľovej hlavnej časti (2a), δ je radiálna vzdialenosť medzi ostrou hranou jedného z prstencov (3) a ostrou hranou susedného prstenca (3), Dmax je vnútorný priemer prstenca (3a) s najväčším priemerom a Dmin je vnútorný priemer prstenca (3b) s najmenším priemerom.
15. 15. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa t ý m , že prstenec (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) je uvedeným posledným prstencom kužeľovej konštrukcie (2), pričom výsypka (8) je ďalej opatrená prostriedkom na odvzdušnenie svojho vnútrajška na umožnenie odsávania tekutiny, z ktorej sa odlúčili častice a usadili sa vo výsypke (8), na zabránenie vytvorenia spätného tlaku vo výsypke (8).
16. 16. Zariadenie podľa nároku 15, vyznačujúce sa t ý m , že prostriedok na odvzdušnenie je tvorený odvdzušňovacou rúrkou (12) zasahujúcou do telesa (1) a spojenou s vnútorným priestorom (la) obklopujúcim kužeľovú konštrukciu (2).
17. 17. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že v smere na os za prstencom (3b) s najmenším priemerom je na kužeľovej konštrukcii (2) upravená valcová pomocná časť (2b), pozostávajúca z aspoň dvoch prídavných prstencov (17), ktorých vnútorné priemery sa rovnajú vnútornému priemeru prstenca (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a), pričom vstupná rúrka výsypky (8) je spojená s valcovou pomocnou časťou (2b) kužeľovej konštrukcie (2) v mieste jej posledného prstenca (3), ktorý je vzdialený od prstenca (3b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a).
18. 18. Zariadenie podľa nároku 17, vyznačuj úce sa t ý m , že v smere na os za posledným z prídavných prstencov (17) valcovej pomocnej časti (2b), ktoré majú rovnaké priemery, je za kužeľovou konštrukciou (2) upravená pomocná obrátená kužeľová časť (2c), pozostávajúca z aspoň dvoch ďalších prstencov (18), ktorých vnútorné priemery sa postupne zväčšujú, pričom vstupná rúrka výsypky (8) je spojená s pomocnou obrátenou kužeľovou časťou (2c) kužeľovej konštrukcie (2) v mieste prstenca (3 a) s najväčším vnútorným priemerom tejto pomocnej obrátenej kužeľovej časti (20).
19. 19. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačuj úce sa tým, že v smere na os za prstencom (3 b) s najmenším priemerom kužeľovej hlavnej časti (2a) je na kužeľovej konštrukcii (2) upravená pomocná obrátená kužeľová časť (2c), pozostávajúca z aspoň dvoch prídavných prstencov (18), ktoré majú postupne sa zväčšujúce vnútorné priemery, pričom vstupná rúrka výsypky (8) je spojená s pomocnou obrátenou kužeľovou časťou (2c) kužeľovej konštrukcie (2) v mieste prstenca (3 a) s najväčším vnútorným priemerom tejto pomocnej obrátenej kužeľovej časti (2c).
20. 20. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa t ý m , že kužeľová konštrukcia (2) je jednotkou zjedného kusa vo forme špirálovito zvinutého pásika tvoriaceho závity (19) s postupne sa zmenšujúcimi vnútornými priemermi, pričom každý závit (19) špirálovito zvinutého pásika tvorí príslušný prstenec kužeľovej konštrukcie (2) a má predpísanú plochu a tvar prierezu, pričom vstupná rúrka výsypky (8) je spojená s kužeľovou konštrukciou (2) v mieste posledného závitu (19) špirálovito zvinutého pásika vzdialeného od jej najväčšieho závitu (19).