CZ295356B6 - Zařízení pro upravování kapaliny - Google Patents

Abstract

Zařízení (1) pro upravování kapaliny obsahující množství sloupců (2), skrze které se vede kapalina, a tyto sloupce jsou umístěné na společném otočném nosném rámu (3) a opatřené přívodními a vypouštěcími prostředky (18, 19) připojenými k otáčivému prvku (20), kterýžto otáčivý prvek v podstatě sleduje pohyb nosného rámu, ve kterém je opatřený pomocný prvek (21) sledující pohyb otáčivého prvku v rozsahu vymezeného úhlu (.alfa.) a následně se vracející zpět, přičemž pomocný prvek (21) a otáčivý prvek (20) jsou opatřené spolupůsobícími otvory pro přívod/odvod (22/23) kapaliny, a uvedený pomocný prvek (21) je opatřený propojením s nehybným přívodem/odvodem (22/23) uvedené kapaliny, je dále opatřeno senzorovými prostředky (24, 26), určujícími polohu otáčivého prvku nebo pomocného prvku a připojenými k řídicím prostředkům (25), které ovládají pohyb uvedeného pomocného prvku (21) a/nebo uvedeného otáčivého prvku (20).ŕ

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zařízení pro upravování kapaliny.

Dosavadní stav techniky

Takové zařízení je známé z patentové přihlášky FR 1 506 445. Tato přihláška popisuje zařízení, které poskytuje pohon jak pro otáčení otáčivého prvku, tak i pro natáčivý pohyb pomocných prvků. Tento pohon zahrnuje elektromagnet a pružinu. Otáčivý pohyb je uskutečňován prostřednictvím plynulé tlakové síly pružiny. S mechanismem západky je otáčivý prvek spojen s pohánějícím pohybem pružiny. Pružina je stlačována zatahováním elektromagnetu, který je pod proudem. V průběhu tohoto zatahování se také pomocné prvky pohybují zpět, ale kvůli mechanismu západky, popsanému výše, se toto netýká otáčivého prvku. Toto zařízení je laboratorním zařízením, to je, analyticky vzato, zařízení pro velmi malá množství materiálu. Během zpětného pohybu elektromagnetickou silou se otáčivý prvek bude pohybovat pomaleji a pravděpodobně se i zastaví. Zpětný pohyb je velmi rychlý a neovládaný.

Takovou konstrukci není možné zvětšit. Zvětšením je míněna průmyslová využitelnost chromatografíckých sloupců. Jsou použity sloupce, které mají délku například metr a průměr od několika centimetrů až do metru nebo více. Otáčivý prvek, respektive příslušný nosný rám, na kterém jsou poskytnuty takovéto sloupce, může vážit od stovek kil až do stovek tun. Podle patentové přihlášky FR 1 506 445 zde není možný natáčivý pohyb. Během rychlého zpětného pohybu, jak je realizován elektromagnetickou silou, nastane nepřijatelné poškození na dělicí ploše mezi otáčivým prvkem a pomocným prvkem.

Cílem předloženého vynálezu je tedy poskytnout zařízení, které by mohlo být použito v „širokém“ průmyslovém rozsahu, a které umožňuje pohyb pomocného prvku popsaného výše sem a tam.

Podstata vynálezu

Tento záměr je realizován se zařízením popsaným výše v kombinaci s charakteristickými znaky uvedenými v patentovém nároku 1. Předložený vynález navrhuje použití senzorů, jejichž prostřednictvím se bude uskutečňovat ovládání pohybů pomocného prvku, respektive otáčivého prvku, neboť v průmyslovém zařízení je pohyb otáčivého prvku vzhledem k pomocnému prvku obtížně ovladatelný. Tímto způsobem je možné realizovat otvory pomocného prvku a otáčivého prvku, které jsou navzájem protilehlé, popsaného v patentové přihlášce FR 1 506 445, je zde jeden z uvedených prvků opatřený prstencovitým vedením, takže otvor v dalším prvku může být umístěn v odlišných polohách, kde ještě zbývá kapalinové spojení. Jestliže se použije větší počet otvorů, není taková konstrukce žádoucí.

Podle výhodného provedení vynálezu, otáčivý prvek vykonává, z pohledu jeho značné hmotnosti, nepřetržitý, respektive plynulý otáčivý pohyb. Ten může být jednoduše realizován prostřednictvím elektromotoru nebo servomotoru. Natáčivým prvkem může být pohybováno během pohybu otáčivého prvku, ale k tomuto účelu je též možné použít jiný pohyb. Pohyb sem a tam pomocného prvku je realizován, podle vhodného provedení vynálezu, elektromotorem, který je ovládán regulátorem, jak je popsáno výše. Senzory jsou poskytnuty tak, aby dohlížely, že je zaručeno, že po zpětném pohybu několik otvorů pomocného prvku a otáčivého prvku je přesně zarovnáno jeden nad druhým. Je možné určit polohu během každého zpětného pohybu pokud jde o senzory. Senzory mohou generovat množství pulzů pro každou otáčku motoru. Tyto pulzy jsou

-1 CZ 295356 B6 počítány a řídí oba motory jak co se týče rychlosti, tak i polohy. Senzor, jak je použit výše, a následující popis mohou obsahovat každé zařízení známé v dosavadním stavu techniky.

Podle vynálezu provádí pomocný prvek, to jest „nehybná“ ventilová destička, otáčení ve vymezeném úhlu. V důsledku toho tato ventilová destička provádí natáčivý pohyb. Tato konstrukce může být realizována poměrně jednoduše a úsporně co se týče prostoru.

Dalšího zjednodušení může být dosaženo, jestliže je ventilová destička nebo pomocný prvek opatřený poblíž nižší strany sloupců. Díky tomu může být konstrukce realizována kompaktně a je jednoduše přístupná pro potřeby údržby. Toto je částečně pravda, jestliže bude použito vyšší zařízení, které vykazuje výšku například 2 až 7,5 metru.

S pomocným prvkem, nehybnou ventilovou destičkou, mohou být realizovány všechny důležité pohyby. To jest, nehybná ventilová destička nebo pomocný prvek následuje rotaci otáčivé ventilové destičky nebo otáčivého prvku po předurčeném úhlu a postupně se pootáčí zpět o ten samý úhel což má za následek, že první otvory otáčivých prvků během první části tohoto pohybu jsou protilehlé prvním otvorům pomocného prvku a provádějí natáčivý pohyb, aby první otvory otáčivého prvku byly protilehlé druhým otvorům pomocného prvku.

Ventilová destička bude umístěna společně s vybavením, především s prostředkem pružných hadic, což dovoluje omezenou rotaci.

Řízení různých pohybů ve shodě s předloženým vynálezem může být značně zjednodušeno, s ohledem na to, co je známo v dosavadním stavu techniky. Jsou zde značné menší problémy synchronizace. Ve stavu techniky je nezbytné dbát zvláštní opatření, aby se zabránilo problémům, jestliže není přinesen signál pro zpětný pohyb, nebo je přenesen lychle. V předložené konstrukci jsou jednoduché prostředky schopné řídit různé pohyby vzájemně.

Pro řízení výše zmíněných zařízení mohou být senzory přítomny jak na nosném rámu, tak i na pomocném prvku. Přirozeně mohou být také přítomny uzavírající prostředky nebo jiné systémy, aby vykonaly spojení mezi pomocným prvkem a nosným rámem nebo otáčivým prvkem. Nicméně toto není nezbytné pro většinu použití a různé otvory mohou být uvedeny do polohy tak, aby ležely přesně protilehle, řízením hnacího motoru buď pomocného prvku, aby otáčivého prvku, nebo obou. Jakákoli nepřesnost by mohla být ještě eliminována zkonstruováním otvorů částečně ve formě drážek.

Výše zmíněný vymezený úhel, v jehož rozsahu se pomocný prvek pohybuje vzhledem k zařízení, je určen počtem sloupců. Tento úhel může být pro větší počet sloupců menší.

Podle vhodného provedení vynálezu je mezi pomocný prvek a otáčivý prvek poskytnut teflonový prstenec. Ten slouží jako ložiskový kroužek. Vlastnosti teflonu, co se týče redukce tření, jsou velmi dobré, stejně tak jako jeho vlastnosti těsnění. Nicméně bylo shledáno, že rychlost předmětu, který je na odvrácené straně ložiska, to jest část klouzající na teflonu, by neměla být příliš velká, protože by mohlo nastat nepřijatelné poškození teflonového prstence. Jestliže by byla použita rychlost elektromagnetu pod napětím, jak je uvedeno ve známost například v patentové přihlášce FR 1 506 445, došlo by k poškození. Takovémuto poškození může být zabráněno například pomalejším otáčením elektromotoru.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude ozřejměný v následujícím podrobném popisu jeho příkladných provedení v kombinaci s připojenou výkresovou dokumentací, ve které představuje:

Obr. 1 znázornění bokorysu řezu provedením předloženého vynálezu;

-2CZ 295356 B6

Obr. 2 znázornění prvního půdorysu otáčivého prvku a pomocného prvku v první poloze; a

Obr. 3 znázornění pohledu shodného s pohledem z obr. 2 ve druhé poloze.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je zařízení podle předloženého vynálezu označeno vztahovou značkou L Nejdůležitější část obsahuje několik sloupců 2, ve kterých se bude uskutečňovat chemická nebo fyzikální reakce s kapalinou, která se vede skrz sloupce tohoto typu. Sloupce 2 jsou podpírány nosným rámem 3, který je střídavě podepřen na základě 5 pomocí uložení 4, které je zobrazeno pouze schematicky. Nosný rám 3 a také sloupce jsou uspořádány otáčivým způsobem, takže kapalina může provádět různé postupné úpravy. Aby bylo opatřeno spojení se zařízením, je přítomen otočný ventil označený vztahovou značkou 6.

Konstrukce zde znázorněná se otáčí okolo hřídele 7. Na jedné straně je tato hřídel 7 spojena s nosným rámem 3 a na druhé straně je opatřena řemenicí 8. Přirozeně je přítomno vhodné ložisko. Řemenice 8 je spojena řemenem s řemenicí 9 hnacího motoru 10. Pouzdro 11 je umístěno okolo hřídele 7, kteréžto pouzdro je otáčivé vzhledem k hřídeli a přes řemenice 12 a 13 může být poháněno motorem 14. To znamená, že v konstrukci zde znázorněné se může nosný rám 3 otáčet nezávisle na pouzdře 11.

Sloupec 2 je opatřen potrubím 18 a 19, které se rozprostírá v horním disku nebo ventilové desce otočného ventilu 6. Tento vrchní disk 20 je vhodněji vyroben z plastu. Tento disk je otáčivě připojen k hřídeli 7 a tudíž vykonává ten samý otáčivý pohyb jako nosný rám 3. Tento disk je opatřen otvory, které odpovídají potrubím 18, 19. Dva z těchto otvorů jsou označeny na obr. 2 a 3 jako 29 a 30.

Tento disk přiléhá k nehybnému pomocnému disku 21 těsnicím způsobem. Tento pomocný disk 21 je vhodněji vyroben z kovového materiálu, jako je například ocel, Hastelloy a jiných materiálů známých ze stavu techniky. Pokud je to vhodné, může být mezi disky 20 a 21 umístěn další disk. Je možné poskytnout teflonový prstenec, který je znázorněný na obrázcích jako 38. Tento prstenec slouží jako ložiskový a těsnicí kroužek mezi disky 20 a 21. Mimoto těsnění může být poskytnuto v zahloubení 39 a 40, podle pořadí, v otáčivé části 20 a pomocné části 21. Toto může být radiální těsnění označené jako 41. Disk 21 je otáčivě připojen k pouzdru 11. Disk 21 je taktéž opatřen otvory, které jsou na obrázcích 2 a 3 označeny jako 33, 34, 36, 37. Tyto otvory sousedí s potrubím 22 a 23, které jsou v určitém rozsahu flexibilní. Vše je konstruováno tak, že disk 21 se může otáčet vratným způsobem v rozsahu vymezeného úhlu bez nadměrného zatížení na tato potrubí 22 a 23. Potrubí 22 a 23 jsou podle pořadí připojena ke zdroji a výpusti dotyčné kapaliny.

Senzor 24 měří polohu nosného rámu 3, zatímco senzor 26 určuje polohu pouzdra 11. Výsledné signály jsou přeneseny do řídicí jednotky 25, která reguluje otáčení motoru 14. Řídicí systém 25 může být také použit pro řízení otáčení motoru 10.

Obr. 2 a 3 znázorňují poněkud zvětšený pohled na disky 20 a 21 a již zmiňované otvory 29 a 30 v disku 20 a 33, 34, a 36, 37 v disku 2L

Výše popsané zařízení pracuje následovně. Začněme od první polohy znázorněné na obr. 1, motor 10 se otáčí nepřetržitě, to jest nosný rám vykonává nepřetržitý otáčivý pohyb. Tento pohyb je označen na obr. 2 pomocí šipky 31.

První část pohybuje následována diskem 21, to jest motor 14 je řízen takovým způsobem pomocí prostředků řídicí jednotky 25, že disk 21 se pohybuje v podstatě stejnou rychlostí jako disk 20 v průběhu této první části pohybu. Výsledek je, že otvory 29 a 30 jsou zarovnány s otvory 33, 34.

-3CZ 295356 B6

Řízení může být provedeno pomocí signálů, vycházejících ze senzorů 24 a 26. Poté co disk 20 uběhne předurčený úhel, kterýžto úhel vhodněji vyhovuje následující rovnici:

a = 360°/n;

kde n je počet sloupců 2, disk 20 pokračuje vjeho otáčivém pohybu, jelikož nosný rám 3 vykonává nepřetržitý otáčivý pohyb. Nicméně, pohyb disku 21 je zastaven a disk je posunut rychle zpět ve směru šipky 35, takže otvory 29 a 30 jsou zarovnány s otvory 36 a 37 (obr. 3). Poté, pomalejší otáčivý pohyb disku 20 je opět sledován diskem 21 až do doby, než se dosáhne výše popsaného úhlu, načež se opět odehrává natáčivý pohyb tohoto typu.

Jestliže je to vhodné, výše zmíněné otvory 29, 30, 33, 34 a 36, 37 mohou být štěrbinové konstrukce.

Mělo by být pochopeno, že tento způsob přerušování toku kapaliny je omezen na minimum, tudíž optimalizuje reakční dobu. Mimoto, zařízení může být relativně jednoduché konstrukce bez nutnosti dodatečných konstrukčních kroků.

Je také možné bez větší překážky upravit nynější zařízení, čímž by narostl jejich výkon.

Ačkoliv je předložený vynález popsán s odvoláním na jeho výhodná provedení, osobě obeznámené ze stavem techniky by z uvedeného mělo být zřejmé, že je možné vytvořit jeho další četné modifikace, aniž by došlo k odchýlení se od podstaty tohoto vynálezu. Především, například, je mnoho variant konstrukce pro otočné spojení nebo ventil 6. Všechny takovéto varianty se považují za řešení spadající do nárokovaného rozsahu uvedeného v připojených patentových nárocích.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení (1) pro úpravu kapaliny obsahující množství sloupců (2), skrze které se vede kapalina, a tyto sloupce jsou umístěné na společném otočném nosném ránu (3) a opatřené přívodními a vypouštěcími prostředky (18, 19) připojenými k otáčivému prvku (20), kterýžto otáčivý prvek v podstatě sleduje pohyb nosného rámu, ve kterém je opatřený pomocný prvek (21) sledující pohyb otáčivého prvku v rozsahu vymezeného úhlu (a) a následně se vracející zpět, přičemž pomocný prvek (21) a otáčivý prvek (20) jsou opatřené spolupůsobícími otvory pro přívod/odvod kapaliny, a pomocný prvek (21) je opatřený propojením s nehybným přívodem/odvodem (22/23) kapaliny, vyznačující se tím, že je opatřené senzorovými prostředky (24, 26), určujícími polohu otáčivého prvku nebo pomocného prvku a připojenými k řídicím prostředkům (25), které ovládají pohyb uvedeného pomocného prvku a/nebo uvedeného otáčivého prvku (20).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený pomocný prvek obsahuje elektromotor (14), který je ovládán řídicími prostředky (25).

3. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že pohon uvedeného otáčivého prvku zahrnuje plynulý pohon.

4. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přívod/odvod (22/23) pro kapalinu k uvedenému pomocnému prvku obsahuje pružnou hadici.

5 uvedený otáčivý prvek je připojený k nosnému rámu (3).

5. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je opatřené senzorovými prostředky (24, 26), které určují jak polohu otáčivého prvku, tak i pomoc

-4CZ 295356 B6 ného prvku, a které jsou připojené k řídicím prostředkům (25), ovlivňujícím pohyb uvedených pomocných prostředků a/nebo nosného rámu (3).

6. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že

7. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že uvedený otáčivý prvek je umístěný pod uvedenými sloupci (2).

ío

8. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že uvedený vymezený úhel (a) se stanovuje na základě následující rovnice: a = 360°/n, kde n je počet sloupců na nosném rámu (3).