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Dispositif pour la séparation des composants de mélanges de liquides ou de liquides et de matières solides'qui ne sont pas, ou pas complètement, miscibles.
L'invention a pour objet un dispositif pour la séparation de@ composants de mélanges de liquides ou de liquides et de matières solides qui ne sont pas, ou pas complètement, miscibles, ces composants . ayant des poids spécifiques différents, dispositif qui comporte un récipient ferme, muni d'un conduit de vidange obturable, l'une des parois de ce récipient présentant un passage dont la plus petite ouverture est circulaire, ce dispositif étant encore pourvu d'un ajutage disposé à l'extérieur du récipient, coaxialement à @ sua-mentionnée et à quelque distance de celle-ci,
ajutage qui est @ vers la susdite ouverture et dans lequel est ménagé un canal .
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cylindrique d'injection de diamètre inférieur & oelui de l'ouverture, par lequel le mélange peut Atre lancé sous pression, ainsi que -- si cela est estimé désirable -- d'un tube descendant dans le excipient, à partir du passage, tube qui est concentrique avec oe passage et a un diamètre supérieur au diamètre de la plus petite ouverture de celui-ci.
On connaît déjà un dispositif de ce genre qui est destine et approprié à être insère dans le circuit d'un liquide, dans lequel les quantités déplacées de liquide sont relativement grandes et sont soumises à une surpression relativement basse. Dans ce dispositif connu le jet de liquide amené est dirigé vers le liquide qui se trouve dans le récipient, et à cet effet le récipient est muni d'un orifice formant un passage dont la plus petite ouverture est sensiblement égale à la surface de la section transversale du jet à l'endroit de l'orifice du récipient.
Par conséquent le jet de liquide se recourbera déjà devant l'orifice et seulement les composants les plus lourds du mélange entreront droit dans le récipient*
Avec cette invention l'inventeur vise augmenter considérable- ment l'action séparative du dispositif, en faisant emploi aussi des grandes forces oentrifugales qui se présentent lorsque le jet du mélange dont on veut séparer les composants se recourbe sur une faible distance.
Afin de réaliser cela, on a exécuté le dispositif selon l'inven- tion en. donnant, aux dimensions de la section transversale de la plus petite ouverture du passage et à celles du canal de l'ajutage,.des
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valeurs telles qu'à l'endroit de la plus petite ouverture sus- mentionnée, la surface de la seotion transversale du jet de mélange lancé sous pression pendant le fonctionnement du dispositif, est égale à la moitié de la surface de la section transversale de la plus petite ouverture.
Une exécution préférée du dispositif selon l'invention, dans lequel la plus petite ouverture du passage se trouve dans une pièce insérée présentant un collet annulaire s'étendant vers l'intérieur, est telle que, du cote du collet qui est détourné du récipient, la paroi de oe collet converge dans la direction du récipient, jusqu'au bord de la plus petite ouverture et puis diverge dans la direction opposée, du moins sur une partie de cette paroi, formant ainsi un bord de collet aigu.
Par cette exécution préférée on obtient qu'il soit empêche essentiellement qu'une partie des particules plus lourdes chocs$** par les forces oentrifugales se mélange de nouveau avec le liquide sépare par changement de direction.
En rapport avec ce qui précède il faut encore considérer un autre dispositif connu. Celui-ci contient, lui uasi, une pièce insérée comportant un collet annulaire s'étendant vers l'intérieur. collet dont une paroi converge dans la direction de l'espace à laquelle sont amenées les parties plus lourdes du mélange de liquides.
Abstraction faite de ce que ce dispositif connu ne repose pas sur le principe qu'à l'endroit de l'orifioa du récipient la surface de la section transversale-du jet est égale à la moitié de la surface do
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la section transversale de la plus petite ouverture du passage, il ne répond pas non plus à la caractéristique que la paroi du collet diverge en outre dans une direction s'écartant do l'enceinte qui reçoit les particules plus lourdes. Par conséquent ce dispositif connu ne présente pas de bord de collet aigu.
Afin que l'invention soit plus claire, elle sera décrite ci- dessous sur la bas* d'un exemple d'exécution représenté sur les figures.
La figure 1 est une coupe verticale du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente à plus grande échelle un détail de la. figure 1; la figure 3 donne, à une échelle encore plus grande, un détail du bord de collet aigu, afin de montrer le fonctionnement du dispositif.
Le chiffre 1 indique un récipient environ cylindrique, qui, de son côté inférieur, est muni d'un conduit de yidange 2 comprenant un obturateur 3. Au voisinage de point le plus élevé du récipient 1 il se trouve un conduit d'écoulement 4 aveo un robinet 5. La paroi supérieure 6 du récipient 1 est pourvue d'un rebord circulaire 7 muni d'un filetage extérieur, sur lequel est vissée une pièce d'écartement tubulaire 8, pourvue d'un nombre de fenêtres 9 reparties sur la circonférence. Un ajutage 10, comporant un oanal d'injection cylindrique central 11 ménagé dans ledit ajutage, est vissé dans la partie supérieure de la pièce d'écartement 8.
Un conduit non représentât par où on amené sous pression le mélange liquide dont on veut séparer les composants, est relié à l'ajutage 10. Dans l'espace encerclé par le robord 7 il eut dispose, également au moyen de vissage, une pièce insérée 12 avec un collet annulaire s'étendant vers l'intérieur. Le
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côté supérieur du rebord 7 et celui de la pièce insérée 12 sont biseautes de telle manière qu'ils forment ensemble une zone d'admission en forme d'entonnoir. La pièce insérée 12 se termine vers le milieu par un bord aigu.13 dirige obliquement vers le bas.
Cela est réalisé par une exécution de la paroi du collet de la pièce insérée,suivant laquelle la paroi du collet converge, du côté du collet qui est détourné du récipient, dans la direction de oe récipient jusqu'au bord de la plus petite ouverture 18 du passage, et puis diverge dans la direction opposée, sur au moins une parti. de la paroi du collet. Aue-dessous du bord 13 sus-mentionné la matière de la pièce insérée 12 est quelque peu creusée, comme indiquée en 14. La pièce d'écartement 8 et l'ajutage 10 sont renfermés dans un dôme 15 qui est monté de façon 'tanche sur la paroi supérieure 6 du récipient 1 et sur l'ajutage 10 et qui se termine par un conduit d'écoulement 16.
Quand le dispositif est utilisé pour la première fois, ou après une période de nettoyage, on ferme le robinet 3 et ouvre @@ robinet 5. Ensuite on amène à l'ajutage 10 le mélange liquide dont on veut séparer les composants. Ce mélange est conduit par le canal 11 et sort de celui-ci par l'orifice 17 sous la forme d'un jet vigoureux, qui traverse la plus petite ouverture 18 du passage se trouvant dans la pièce insérée 12.
La construction décrite permet que l'orifice 17 soit place en une position précisément coaxiale par rapport à la plus petite ouverture 18 du passage. Aussi, le jet du mélange liquide sort
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l'ajutage par l'orifice 17 passera-t-il presque exactement par le centre de l'ouverture 18. Au commencement le mélange pénétrant dans le récipient par l'ouverture 18 y restera en remplissant peu à peu le récipient. Cela durera, jusqu'au moment où le niveau du liquide dans le récipient aura atteint le conduit d'écoulement 4. ensuite on ferme le robinet 5, tout en continuant d'injecter le mélange par l'ouverture 18.
Il se présentera alors un moment où le récipient 1 ont entièrement rempli et où le niveau du liquide se trouvant dans le récipient a atteint l'ouverture 18. Quand on continue alors d'injecter le mélange liquide, la plupart du liquide qu'on amené par la susdite ouverture 18 s'échappera par les fenêtres 9, remplissant ainsi le dôme 15 et s'écoulant finalement par le conduit d'écoulement 16.
Le liquide qui @ parcouru le dispositif de séparation sort de celui-ci par le conduit d'écoulement 16 et il se trouve qu'une grande partie des particules plus lourdes qu'on voulait écarter a été soustraite à ce liquide sortant. Aussi le conduit 16 mène-t-il à un réservoir de liquide purifie.
Pour élucider le fonctionnement du dispositif , on pourrait encore faire observer ce qui suit.
Le jet de mélange liquide pénétrant dans le récipient par l'ouverture 18 s'y heute contre le liquide qui se trouve déjà dans le récipient* Le liquide déjà présent ne pouvant céder, il faudra que le liquide amnné se range, ce qui est réalisé grâce au fait que le jet sensiblement cylindrique se recourbe vers l'extérieur, de tellefaçon
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que le mouvement, d'abord descendant, est converti en un mouvement ascendant. Cela est représenté en particulier sur la figure 3, sur laquelle on voit, à une très grande échelle, le bord de collet aigu
13 et un jet de mélangs dirigé vers l'ouverture encerclée par le bord du collet.
Cette figure fait ressortir encore une fois que la aurfe de la section transversale du jet est égale à la moitié de la sur de la section transversale de l'ouverture encerclée- par le bord du collet. Comme il ressort de la figure 3, le mouvement descendant du mélange est forcé, et cela sur une très faible distance, de prendre une direction presque opposée, et ensuite le liquide changé de direction sort de l'appareil, le long dit la surface en forna d'entonnoir constituée par la paroi supérieure du collet de la pièce insérée 12.
Ce liquide, qui sort sous une forme approchant- de celled'une cuvette, passe par les fenêtres ?9 et puis s'écoula. Somme le jet de mélange injecté paroourt, en changeant de direction, une courbure a très @ rayon, le mélange sera soumis à des forces centrifugales très puissantes. Dans ces courbures les particules plus lourdes seront donc chassées. La figure3 représente les trajectoires des particules plus légères du mélange en traits pleins, tandis que les trajectoires des particules plus lourdes sont représentées en traita pointillés. Le fait que le bord de collet aigu 13 est incliné un peu vers le bas favorise la séparation des particules lourdes d'entre les particules légères.
Les particules lourdes ne pas encore chassées seront devint:. des trajectoires des particules légères par le bord aigu du colles.
Pour qu'on ait une bonne notion de l'invention il faut encore se rendra
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compte de ce qui serait le résultat ai le rapport entre la. surface de la Béotien transversale du jet, indiquée sur la figure 5 par la flèche double A et celle de la section transversale de la plus petite ouverture du passade, section indiquée par la. flèche double B, n'était pas de 1 : 2, Si ce rapport était plus petit, cela signifierait que le jet de mélange injecte devrait déjà changer de direction avant qu'il ait atteint le plan de la plus petite ouverture du passage, puisqu'il serait impossible que la quantité de mélange amenée soit supérieure à la quantité écoulée.
Si, inversement, le rapport était plus grand que 1 : 2, le mélange cédant passerait par un passage ai large que le jet injecté rencontrerait raaina de résistance et pénétrerait donc dans le récipient sur une distance plus ou moins grande.
Le changement de direction du liquide ne se réaliserait pas, comme décrit ci-dessus, sur une très faible distance, mais il se ferait avec des tourbillonnements et desrayons de courbure différents. Cela aurait pour effet que le liquide écoulé contiendrait plus de particules lourdes.
Si on le désire' on peut favoriser la descente des particules solides séparées, en reliant à l'ouverture 18, d'une façon connue, un tube descendant 19, ouvert de son coté inférieur. Quand le robinet
5 est alors maintenu légèrement ouvert, il se présentera un faible courant descendant à travers le tube 19, courant qui favorisera la descente des particules solides séparées.
Il va sans dire que ce courant à travers le tube 19 se continue dans le récipient 1, mais, la section du récipient 1 étant beaucoup plus grande que celle du tube 19, le courant ascendant dans le récipient 1 sera si faible, qu'il n'y aura. presque pas de chances que les particules solides, amassées dans la
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partie inférieure du récipient 1, soient ramenées vers le haut jusque dans le conduit d'écoulement 4. Toutefois, pour plus de sûreté, le liquide sortait du conduit 4 peut être recyclé au réservoir contenant le liquide dont les composants doivent encore âtre séparés.
Dans la partie inférieure du récipient 1 il ce formera peu à peu un précipité des particules séparées. On peut, de temps en temps ou en continu, enlever ce précipité par le conduit de vidange 2 en ouvrant le robinet 3.
Il est clair que, si on le désire, on pourrait pourvoir @ seul récipient de plusieurs dispositifs de séparation du @@ ci-dessus, et qu'on pourrait alors monter un tube correspondant a tube 19 décrit, sous chacun de ces dispositifs.
Comme le mélange dont on veut séparer les composants est amené sous pression, par exemple à l'aide d'une pompe haute pression, on est, en deçà de certaines limites, libre de choisir la pression avec laquelle le mélange sera amené à l'ajutage 10. De cette façon il est possible de réaliser une adaptation à la viscosité accidentel*' mélange pour assurer une séparation efficace des composant viscosité pouvant s'élever à des valeurs différentes sous @ de changements de température.
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Device for the separation of components of mixtures of liquids or liquids and solids which are not, or not completely, miscible.
The invention relates to a device for the separation of @ components of mixtures of liquids or liquids and solids which are not, or not completely, miscible, these components. having different specific weights, device which comprises a closed container, provided with a closable drainage duct, one of the walls of this container having a passage, the smallest opening of which is circular, this device also being provided with a nozzle arranged outside the container, coaxially with @ sua-mentioned and at some distance from it,
nozzle which is @ towards the aforesaid opening and in which a channel is provided.
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cylindrical injection of smaller diameter & that of the opening, through which the mixture can be launched under pressure, as well as - if this is considered desirable - from a tube descending into the excipient, from the passage, tube which is concentric with this passage and has a diameter greater than the diameter of the smallest opening thereof.
A device of this kind is already known which is intended and suitable to be inserted into the circuit of a liquid, in which the displaced quantities of liquid are relatively large and are subjected to a relatively low overpressure. In this known device, the jet of liquid supplied is directed towards the liquid which is in the container, and for this purpose the container is provided with an orifice forming a passage, the smallest opening of which is substantially equal to the area of the section. transverse of the jet at the location of the container opening.
Therefore the jet of liquid will already curve in front of the orifice and only the heaviest components of the mixture will enter straight into the container *
With this invention, the inventor aims to considerably increase the separating action of the device, also making use of the great entrifugal forces which are present when the jet of the mixture from which the components are to be separated bends over a short distance.
In order to achieve this, the device according to the invention has been executed in. giving, to the dimensions of the cross section of the smallest opening of the passage and to those of the channel of the nozzle,.
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values such that at the location of the smallest opening mentioned above, the area of the transverse section of the mixing jet launched under pressure during the operation of the device, is equal to half the area of the cross section of the smaller opening.
A preferred embodiment of the device according to the invention, in which the smallest opening of the passage is located in an insert having an annular collar extending inwardly, is such that, on the side of the collar which is turned away from the container, the neck wall converges in the direction of the container, up to the edge of the smaller opening and then diverges in the opposite direction, at least over a portion of that wall, thus forming a sharp neck edge.
By this preferred embodiment it is obtained that it is essentially prevented that a part of the heavier particles impacted $ ** by the entrifugal forces from mixing again with the liquid separated by change of direction.
In connection with the above, another known device must still be considered. This contains, him uasi, an inserted part comprising an annular collar extending inward. collar, one wall of which converges in the direction of the space to which the heavier parts of the mixture of liquids are brought.
Apart from the fact that this known device does not rely on the principle that at the location of the orifice of the container the area of the transverse section of the jet is equal to half of the area of the jet.
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the cross section of the smaller opening of the passage, it also does not meet the characteristic that the wall of the collar diverges further in a direction away from the enclosure which receives the heavier particles. Consequently, this known device does not have a sharp collar edge.
In order to make the invention clearer, it will be described below on the bottom * of an exemplary embodiment shown in the figures.
Figure 1 is a vertical section of the device according to the invention; FIG. 2 shows on a larger scale a detail of the. figure 1; FIG. 3 gives, on an even larger scale, a detail of the sharp collar edge, in order to show the operation of the device.
The number 1 indicates an approximately cylindrical container, which, on its lower side, is provided with a drain duct 2 comprising a shutter 3. In the vicinity of the highest point of the container 1 there is a flow duct 4 with a tap 5. The upper wall 6 of the container 1 is provided with a circular rim 7 provided with an external thread, onto which is screwed a tubular spacer 8, provided with a number of windows 9 distributed around the circumference . A nozzle 10, comprising a central cylindrical injection oanal 11 formed in said nozzle, is screwed into the upper part of the spacer 8.
A pipe not shown by which the liquid mixture is brought under pressure from which the components are to be separated, is connected to the nozzle 10. In the space surrounded by the robord 7 it had, also by means of screwing, an inserted part 12 with an inwardly extending annular collar. The
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the upper side of the flange 7 and that of the insert 12 are bevelled in such a way that together they form a funnel-shaped inlet area. The insert 12 ends in the middle with a sharp edge. 13 runs obliquely downwards.
This is achieved by an execution of the collar wall of the insert, whereby the wall of the collar converges, on the side of the collar which is turned away from the container, in the direction of the container to the edge of the smallest opening 18. of the passage, and then diverges in the opposite direction, on at least one party. of the collar wall. Below the aforementioned edge 13 the material of the insert 12 is somewhat hollowed out, as indicated at 14. The spacer 8 and the nozzle 10 are enclosed in a dome 15 which is tightly mounted. on the upper wall 6 of the container 1 and on the nozzle 10 and which ends in a flow duct 16.
When the device is used for the first time, or after a period of cleaning, the valve 3 is closed and the valve 5 opened. Then the liquid mixture from which it is desired to separate the components is fed to the nozzle 10. This mixture is conducted through channel 11 and leaves it through orifice 17 in the form of a vigorous jet, which passes through the smallest opening 18 of the passage located in the insert 12.
The construction described allows the orifice 17 to be placed in a position precisely coaxial with the smaller opening 18 of the passage. Also, the jet of the liquid mixture comes out
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will the nozzle through the orifice 17 pass almost exactly through the center of the opening 18. Initially the mixture entering the container through the opening 18 will remain there, gradually filling the container. This will last, until the moment when the level of the liquid in the receptacle has reached the flow line 4. then the tap 5 is closed, while continuing to inject the mixture through the opening 18.
There will then be a moment when the container 1 have completely filled and when the level of the liquid in the container has reached the opening 18. When we then continue to inject the liquid mixture, most of the liquid that is brought through the aforesaid opening 18 will escape through the windows 9, thus filling the dome 15 and finally flowing through the flow duct 16.
The liquid which has passed through the separation device exits therefrom through the flow line 16 and it turns out that a large part of the heavier particles which one wanted to remove has been withdrawn from this exiting liquid. Also the conduit 16 leads to a reservoir of purified liquid.
To elucidate the operation of the device, the following could also be observed.
The jet of liquid mixture entering the receptacle through the opening 18 rises there against the liquid which is already in the receptacle * The liquid already present cannot give way, it will be necessary that the amnnated liquid is stored, which is achieved thanks to the fact that the substantially cylindrical jet curves outwards, in such a way
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that the movement, first descending, is converted into an ascending movement. This is shown in particular in Figure 3, on which we see, on a very large scale, the sharp edge of the collar
13 and a jet of mixes directed towards the opening encircled by the edge of the collar.
This figure again shows that the edge of the cross section of the jet is equal to half of the edge of the cross section of the opening encircled by the edge of the collar. As can be seen from figure 3, the downward movement of the mixture is forced, and this over a very short distance, to take an almost opposite direction, and then the liquid changed direction comes out of the apparatus, along said surface into funnel forna formed by the upper wall of the collar of the insert 12.
This liquid, which comes out in a form similar to that of a cuvette, passes through the windows and then flows out. As the jet of mixture injected is short, changing direction, a very @ radius curvature, the mixture will be subjected to very powerful centrifugal forces. In these curvatures, the heavier particles will therefore be driven out. FIG. 3 represents the trajectories of the lighter particles of the mixture in solid lines, while the trajectories of the heavier particles are represented in dotted lines. The fact that the sharp collar edge 13 is inclined a little downwards promotes the separation of the heavy particles from the light particles.
Heavy particles not yet driven out will become :. trajectories of light particles through the sharp edge of the glue.
In order to have a good idea of the invention, it is still necessary to
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account of what would be the result have the relation between the. surface of the transverse Boeotian of the jet, indicated in figure 5 by the double arrow A and that of the transverse section of the smallest opening of the passade, section indicated by the. double arrow B, was not 1: 2, If this ratio were smaller, it would mean that the injected mixing jet would already have to change direction before it reached the plane of the smallest opening of the passage, since it would be impossible for the quantity of mixture supplied to be greater than the quantity discharged.
If, conversely, the ratio was greater than 1: 2, the yielding mixture would pass through a wide passage that the injected jet would meet with resistance and would therefore penetrate the container over a greater or lesser distance.
The change of direction of the liquid would not take place, as described above, over a very short distance, but it would take place with different vortices and radii of curvature. This would cause the liquid to flow to contain more heavy particles.
If desired 'we can promote the descent of the separated solid particles, by connecting to the opening 18, in a known manner, a descending tube 19, open on its lower side. When the tap
5 is then kept slightly open, there will be a weak downward current through the tube 19, which current will promote the descent of the separated solid particles.
It goes without saying that this current through the tube 19 continues in the container 1, but, the cross section of the container 1 being much larger than that of the tube 19, the upward current in the container 1 will be so small, that it there won't be. almost no chance that the solid particles, collected in the
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lower part of the container 1, are brought upwards into the flow conduit 4. However, for greater safety, the liquid leaving the conduit 4 can be recycled to the reservoir containing the liquid, the components of which must still be separated.
In the lower part of the container 1 it will gradually form a precipitate of the separated particles. This precipitate can be removed from time to time or continuously through the drain line 2 by opening the tap 3.
It is clear that, if desired, one could provide a single container with several separation devices of the above, and that one could then mount a tube corresponding to the tube 19 described, under each of these devices.
As the mixture from which the components are to be separated is brought under pressure, for example using a high pressure pump, one is, within certain limits, free to choose the pressure with which the mixture will be brought to the nozzle 10. In this way it is possible to achieve an adaptation to the accidental viscosity * 'mixing to ensure an effective separation of the viscosity components which may rise to different values under temperature changes.