CZ90094A3 - Separator - Google Patents

Description

Oblast techniky i[tía '

Tento vynález se týká separátorů sepár á tór u^^pro oddělování nečiš tot *ze kapalin'7“' '

J Λ10 ί M IS VIA CR3A0~3?.WQ:Jd a zejména avyo základních”? ' ” ’ | !

^:”—r6^—ΛΓΉ—’

Stav techniky 1 . 7.0 C ΐ S ”

V následujícím popise znamená termín základní -Po kapalina kapalinu, která je zbavována nečistot, termín lehké nečistoty představuje jakoukoliv pevnou, polopevnou, polotekutou nebo kapalnou látku, mající specifickou hmotnost menší než je specifická hmotnost základní kapaliny, pojem těžké nečistoty představuje jakoukoliv pevnou, polopevnou, polotekutou nebo kapalnou látku, která má specifickou hmotnost větší než je specifická hmotnost základní kapaliny.

Separátory pro oddělování nečistot' ze základních kapalin jsou dobře známy ze stavu techniky a obecně zahrnují válcovou nádobu, která je uspořádána tak, že její osa je vpodstatě svislá, uzavřenou shora plochým stropem a ve spodních oblastech uzavřenou kuželovitým dnem, uspořádaným tak, že jeho středové oblasti jsou níže než jeho oblasti okrajové. Tato nádoba obsahuje přívod kontaminované základní kapaliny, výpust těžkých nečistot umístěnou v dolních oblastech nádoby a/nebo výpust lehkých nečistot umístěnou v horních oblastech této nádoby. Dále uvedená nádoba obsahuje výpust dekontaminované základní kapaliny umístěnou ve svých horních oblastech.

Oddělování těžkých a/nebo lehkých nečistot ze základní kapaliny je způsobováno indukcí cirkulačního

-2proudění v nádobě a to přiváděním kontaminované základní kapaliny v tangenciálním směru do nádoby.' Cirkulační proudění vyvolává laminární proudění v základní kapalině, které napomáhá gravitačnímu vzestupu lehkých nečistot a/nebo gravitačnímu poklesu těžkých nečistot v základní kapalině.

Jak již bylo uvedeno jsou separátory výše popsaného typu ze stavu techniky známy a jsou podrobně popsány např. v britských patentech č. 2205512 a 2158741.

Ve všech separátorech výše popsaného typu způsobuje tangenciální vstup kontaminované základní kapalíny do naplněné nádoby to, že vstupující základní kapalina proudí přilehle k válcové boční stěně nádoby. Tah způsobený touto válcovou boční stěňou'“vývoTává laminární proudění v cirkulující kapalině a těžší nečistoty pak snadněji padají do spodních oblastí nádoby, zatímco lehčí nečistoty snadněji stoupají základní kapalinou. Ve spodních oblastech nádoby indukují třecí síly, které působí mezi spodní částí válce a cirkulující kapalinou laminární proudění v základní kapalině, které přispívá ke zpomalení cirkulačního proudění a v uvedených spodních oblastech -j-g pak proudění—podstatně—pomaTejší—než—na—vstupu kapaliny. Těžké nečistoty nemohou v kapalině stoupat a účinkem kuželovité vytvořeného dna nádoby jsou tyto těžké nečistoty neseny do výpusti těžkých nečistot.

. V ...důsledku, laminárního proudění ,se ve směru ke středovým oblastem nádoby snižuje rychlost posunu cirkulující kapaliny a při plynulém přívodu kontaminované základní . kapaliny . do nádoby je dekontaminovaná kapalina v horní střední oblasti nádoby tlačena směrem nahoru a do výpusti dekontaminované kapaliny.

Důležité je, aby v horních oblastech nádoby byly účinně tlumeny cirkulační proudy v kapalině, což

-3umožňuje, aby všechny těžké nečistoty nesené proudem kapaliny padaly dolů poměrně klidnou kapalinou v horních oblastech nádoby. Pokud mohou být tak zvané proudění modifikující prvky umístěny v horních oblastech nádoby a napomáhat ke zmenšení cirkulačního proudění hraje pro dosažení požadovaného tlumení velkou roli tření mezi * v«w··- · -V - fn 4 , - ,it ρ|ι μι lil - _f . > lu 11' i rMRf ιι· i n 114.

stropem a kapalinou v nádobě.

náme separábory š hora popsaného typu, k“ tere obsahují plochý strop, mají nepravidelnou účinnost, která může způsobit, že nečistoty mohou být přeneseny do výpusti dekontaminované kapaliny.

Jestliže výpust dekontaminované kapaliny zahrnuje směrem nahoru stoupající výpustné potrubí, může vstupní tlak požadovaný pro pohyb dekontaminované kapaliny tímto výpustným potrubím často vyžadovat, aby vstupující kapalina byla Čerpána tlakem, což nepříznivě ovlivňuje požadované proudění v separátoru a významně zvětšuje provozní náklady.

Tento vynález se snaží vytvořit separátor shora stanoveného typu, který vykazuje větší účinnost a stabilitu provozu než separátory známé ze stavu techniky.

Podstata vynálezu

Separátor podle tohoto vynálezu zahrnuje vpodstatě válcový úsek stěny, spodní uspořádání uzavírající dolní oblasti uvedeného válcového úseku stěny a stropní uspořádání, které uzavírá horní oblasti uvedeného válcového úseku stěny, přívod základní kapaliny a výpust dekontaminované základní kapaliny procházející skrz uvedené stropní uspořádání a výpust nečistot, přičemž nejméně jedna oblast uvedeného stropního uspořádání se rozprostírá směrem dolů a radiálně dovnitř do uvedeného separátoru tak, že- je níže než rovina obvodové hrany

-4tohoto stropního uspořádání a z uvedeného stropního uspořádání visí do separátoru proudění modifikující člen,který má tvar válcové stěny a obklopuje s radiálním odstupem výpust dekontaminované kapaliny.

Výhodně zahrnuje uvedené_ stropní uspořádání radiálně dovnitř a dolů se rozprostírající stěnový člen.

Výhodně má uvedený stěnový člen tvar obráceného kužele.

Výhodné rovněž je, když uvedená výpust dekontaminované kapaliny zahrnuje osový otvor vytvořený v uvedeném stropním uspořádání.

V jednom provedení vynálezu zahrnuje uvedená výpust nečistot výpust těžkých nečistot, přičemž tato výpust je umístěna v dolních oblastech separátoru a _ zahrnuje jímku, ze které vychází výpustné potrubí.

U dalšího provedení zahrnuje uvedená výpust nečistot výpust pro lehké nečistoty, kde tato výpust je umístěna v nejvyšších oblastech, separátoru.

U dalšího provedení vynálezu obsahuje separátor výpust pro těžké nečistoty a výpust pro lehké nečistoty.

Výhodně obsahuje stropní uspořádání válcovou stěnu, která obklopuje uvedenou výpust dekontaminované základní kapaliny a visí do separátoru.

Ve výhodném provedení vynálezu překrývá uvedená válcová stěna proudění modifikující člen uspořádaný tak, že zabraňuje cirkulačnímu proudění uvnitř uvedené válcové stěny.

U jednoho uspořádání vytváří - dekontaminovaná kapalina, která proudí výpustí této dekontaminované kapaliny zásobník v prohlubni ohraničené vnějším povrchem stropního uspořádání, přičemž uvedený zásobník ústí do výpustného potrubí dekontaminované kapaliny.

Ve výhodném provedení vynálezu obsahuje každý prostor otevřený do stropního uspořádání prostředky pro odvádění plynů z tohoto prostoru·.

*5Přehled obrázků na, výkrese

Vynález bude dále popsán na příkladu konkrétního provedení s odkazem na připojené výkresy, na nichž:

obr. 1 zobrazuje svislý řez separátorem podle vynálezu v rovině^II-IT z obr . 2 a ' ™—-·-* ' obr 7“ 2zobr a z u je p ů do r y s ^_ se pa r á toru^- z - obr v^l^-——·—

EříkladJkonkrétního provedení vynálezu

V zobrazeném příkladu má válcová'separační nádoba 11 svou středovou osu uspořádanou vpodstatě svisle. Uvedená nádoba 11 zahrnuje obecné válcovou stěnu 12, která je ve své spodní oblasti uzavřena směrem dolů a dovnitř se prostírající stěnou 12, která vytváří dno * 2 nádoby 11 ve tvaru převráceného kužele a která je ve svých horních oblastech uzavřena stropem, obecně označeným vztahovou značkou 14.

Dno 13 obsahuje jímku- 12, která je souosá s osou nádoby 11 a má odběrové potrubí 12, které je otevřené do jímky 12, přičemž toto potrubí 16 je uzavíratelné pomocí ventilu 17. Jímka 15 a potrubí 16 vytvářejí výpust těžkých nečistot z nádoby 11.

Strop 14 má v sobě vytvořen otvor '14a. který tvoří výpust dekontaminované kapaliny z nádoby 11 a potrubí 18 otevřené do horních oblastí nádoby, které tvoří výpust lehkých nečistot.

Nádoba 11 je zásobována kontaminovanou základní kapalinou, která přes potrubí 19 vytéká volně do zásobníku 20. Tento zásobník 20 je opatřen filtrem 2_Qa, který se rozprostírá přes jeho horní oblast, avšak s odtupem od jeho horní obvodové hrany. Zásobník 20 vypouští kontaminovanou základní kapalinu přes potrubí 21 a přes výpustný prvek 22 do nádoby 11.

-6Způsob přivádění kontaminované základní kapaliny do nádoby 11 v tangenciálním směru je dostatečně znám ze stavu techniky a proto na tomto místě není jeho další popis nutný. Tangenciální přivádění kontaminované základní kapaliny do nádoby 11 vytváří cirkulační proudění v této nádobě 11. které je vpodstatě soustředné s osou nádoby, přičemž hladina kontaminované základní kapaliny v zásobníku 20 stanovuje hydraulický spád, kterým je kontaminovaná kapalina přiváděna do nádoby 11 separátoru.

Způsob činnosti shora popsaného separátoru je vpodstatě podobný způsobu Činnosti separátorú známých ze stavu techniky... Když je nádoba 11 naplněna základní kapalinou a další základní kapalina proudí přes potrubí .21 a tangenciální výpustný prvek 2~2ďo~nááoby H, vytváří vstupující kontaminovaná základní kapalina v nádobě 11 cirkulační proudění, které je vpodstatě soustředné s osou nádoby 11.

Třecí síly mezi cirkulačními proudy a vnitřním povrchem nádoby 11 vytvářejí laminární proudění v cirkulující kapalině, přičemž, uvedená cirkulační a laminární proudění usnadňují gravitační přemisťování těžkých a lehkých nečistot v kapalině.

Uvedene tě'ž'ká~neňTstoty“j’sou—cŤrkuluj-fcími—proudypřilehlými ke dnu 13 unášeny do jímky 15. Jestliže kapalina obsahuje vysoký podíl těchto těžkých nečistot, může být ventil 17 nepřetržitě otevřen, což umožňuje nepřetržité vypouštění, těžkých nečistot z jímky 15 přes potrubí 16.. V dalších provedeních může být ventil 17. periodicky uzavírán, čímž se dosáhne akumulace těžkých nečistot .v jímce 15 a následně jejich periodického vypouštění.

Cirkulační a laminární proudění také usnadňují přemisťování lehkých nečistot směrem vzhůru základní kapalinou a tyto lehké nečistoty pak mohou být plynule

-7nebo periodicky odstraňovány z nádoby 11 přes potrubí

1&.

Třením mezi uvedeným cirkulačním prouděním a £ vnitřním povrchem nádoby ll a také laminárním prouděním | se snižuje rychlost cirkulačního proudění ve směru ke středové ose nádoby 11 a v důsledku hydraulického spádu, 'vytvářeného 'Hladinou kapaliny zásobníku’ '2 0 .''“'stoupá kaparíňa vě stř“ědovyciT^—obl'ast^ch“TTá’doby IT vp~o*d's taťě' spirálovitě nahoru, přičemž dekontaminovaná kapalina proudí v nádobě 11 vzestupně a vytéká přes výpust dekontaminované kapaliny tvořenou otvorem 14a

Jak již bylo uvedeno, způsob činnosti výše popsaného separátoru je dostatečně znám ze stavu techniky,

Separátor podle tohoto vynálezu se od separátoru známých odlišuje konstrukcí horních oblastí nádoby 11. zejména stropu 14 a modifikovaným prouděním v kapalině, které je způsobeno konstrukcí uvedených horních oblastí.

U zobrazeného provedení vynálezu zahrnuje uvedený strop 14 směrem dolů a dovnitř se rozprostírající stěnu 23, která tvoří strop nádoby 11 ve tvaru obráceného kužele a otvor 14a procházející axiálně uvedenou stěnou 23. Strop ve tvaru obráceného kužele vytváří rezervoár pro dekontaminovanou kapalinu vystupující z otvoru 14a.

Z okraje otvoru 14a směrem dolů do nádoby 11, souose s její osou, visí válcová stěna 24. Tato válcová stěna 24 obsahuje hvězdici 25. která sestává ze čtyř desek 26. 27 . 28 a 29. jeř jsou umístěny kolem osy válcové stěny 24 a od sebe po obvodu stejně vzdálené, přičemž jejich hlavní čela jsou vpodstatě rovnoběžná s osou nádoby 11

Stěna 23 dále nese válcový proudění modifikující * člen 30, rozprostírající se v nádobě íl s odstupem od a ¹ ’ ' souose s válcovou stěnou 24'. Proudění modifikující člen obsahuje nejméně jeden otvor 30a, kde tento otvor 3Qa nebo každý z těchto otvorů 30a je vytvořen jako zářez v

-8horní obvodové oblasti členu 30. Uvedený otvor ( otvory) 30a slouží k vytékání plynu a lehkých nečistot, které stoupají v prstencovém prostoru mezi stěnou 24 a proudění modifikujícím členem 30 radiálně směrem ven z tohoto členu 30

U dalšího provedení je každý prostor otevřený do stropní stěny 23 upraven pro odvod plynů.

Horní oblasti válcové stěny 12 jsou obklopeny žlábkem 31 skládajícím se z radiální spodní stěny 31a. která je připevněna k válcové stěně 12 v místě ležícím pod oblastí horní hrany stěny 12 a z válcové stěny 31b. která stojí svisle na spodní stěně 31a. Válcová stěna 31b je zakončena v rovině, která je nad rovinou zakončení horní hrany válcové stěny 12.

Žlábek 31 je odvodňován”Č tyřmi~kaňály”3~3'7 3?4a 35 rozmístěnými ve stejných vzdálenostech po obvodu kolem osy nádoby 11 a procházejícími skrz svislou stěnu 31b žlábku il. U dalšího provedení může být žlábek il nahrazen zásobníkem, který může být odvodňován potrubními prostředky.

V rovině kolmé k ose nádoby H, leží kruhová deska 36, která se rozprostírá od válcové stěny 12. ke stěně 23. Větší část stěny 23 prochází skrz otvor v kruhové ~dgsce~~36a~uveďená~deska^-36-tvoři--radi'áině-úzkou-plochu v horní oblasti kapalinové komory nádoby 11.

Potrubí 19 prochází válcovou stěnou 12 a má horní oblasti svého vnitřního průměru mírně nad spodním povrchem „desky 36. tak aby. se. dosáhlo účinnéhoodvádění všech plynů a lehkých nečistot z horních oblastí nádoby 11.

Shora popsané uspořádání horních oblastí nádoby H poskytuje řadu výhod oproti uspořádáním s plochým nebo rovinným stropem známým ze stavu techniky

Při použití plochého stropu mohou plyny strhávané vstupující základní kapalinou nebo uvolňované z roztoku v nádobě 11 vyvěrat v nádobě a zachycovat se na spodu plochého stropu. Taková nahromadění plynu pod stropem změnšují plochu styku mezi kapalinou a stropem a tím nepříznivě zmenšují brzdící účinek vytvářený stropem na cirkulační proudy v kapalině. Tato nepředvídatelná ztráta účinnosti může způsobovat průchod lehkých i těžkých nečistot přes výpust dekontaminované kapaliny (otvor' 14a) . ------------------—

Při použití—stropního—-uspořádání—podie—tohotovynálezu jsou plyny vystupující z kapaliny v kterékoli části stropu nuceny proudit nahoru podél povrchu kuželovité stěny 23 a odcházet . přes výpust lehkých nečistot (potrubí 18) . Tím se dosáhne stejnoměrnější účinnosti separačního zařízení.

Další výhodou stropu, který není plochý, je to, že se zvětšuje plocha stropu, která je ve styku s kapalinou, čímž se dosáhne účinnějšího brzdění cirkulačních proudů v kapalině.

Dále povrchovou plochu stropu, která je ve styku s kapalinou zvětšuje proudění modifikující člen 30 a to opět při zvýšení účinnosti separátoru a bez zachycování plynů nebo lehkých nečistot.

Kapalina vstupující do spodních oblastí válcové stěny 21, která následně prochází do výstupu dekontaminované kapaliny (otvoru 14a), může tlumeně cirkulovat při nižší rychlosti než v oblastech přilehlých k válcové stěně 12 a proudit směrem nahoru ve válcové stěně 24. Hvězdice 25 účinně brzdí cirkulační proudy a umožňuje, aby všechny těžké nečistoty nesené cirkulující kapalinou gravitací padaly směrem dolů.

Výše uvedeným uspořádáním horních oblastí separátoru se dosáhne nejstálejší a nejúčinnější separace, vpodstatě všechny těžké i lehké nečistoty jsou ze základní kapaliny odstraněny a kapalina, která proudí vzhůru' otvorem- 14a a přes hranu stropu 14 do žlábku 31 je vpodstatě dekontaminována.

-10U zobrazeného provedení potrubí 18 pro výstup lehkých nečistot vystupuje radiálně z nádoby ϋ separátoru. Toto uspořádání je postačující pro kontaminovanou základní kapalinu s poměrně malým obsahem lehkých nečistot. Separátor pro zpracovávání kontaminované základní kapaliny, která obsahuje podstatný objem lehkých nečistot, pak výhodně obsahuje více než jedno potrubí 18 pro výstup lehkých nečistot a tato potrubí 18 jsou pak umístěna v odstupech po obvodě separátoru. U dalšího provedení muže jedno nebo každé potrubí 18 pro výstup lehkých nečistot vyčnívat v horních oblastech separátoru do kapaliny a ležet tangenciálně k vnějším oblastem této kapaliny.

Zatímco stěna 24 s prvkem 25 normálně zabraňuje cirkulačnímu proudění v_:. kapalině,která prochází ~~do otvoru 14a, může být někdy výhodné vytvořit množství válcových stěn uspořádaných.soustředně ve válcové stěně 11. kde každá tato válcová stěna je oddělena od stěny sousední radiálními prvky, jejichž hlavní Čela jsou vpodstatě rovnoběžná s osou válcové stěny 21.

Ačkoliv je nejvyšší vrstva kapaliny v separátoru u zobrazeného provedení vynálezu vymezena prstencovým deskovým členem 36 . může být deska 36. nahrazena tvářeným plastikovým čTenenr—a—j*estiiže—se—použije—někoiřka^ výstupů dekontaminované kapaliny, může být deskový člen 36 vypuštěn a potrubí 18 pro výstup lehkých nečistot pak mohou vyčnívat do žlábku 21. bez toho, že by bylo přerušeno vypouštění.. dekontaminované, .kapaliny do žlábku 31 a do odtokových potrubí 32., 22» 21 a 35.

U shora popsaného provedení je strop 14 zobrazen jako kuželovitá stěna 22· Vynález však není omezen na toto provedení a uvedený strop může mít např. miskovité uspořádání nebo stupňovitě kuželovité uspořádání takové, aby povrch stropu, který je ve styku s kapalinou usměrňoval plyny a lehké nečistoty radiálně směrem ven vzhledem k ose nádoby 11.

Claims (11)

1. Separátor zahrnující vpodstatě válcový úsek stěny, spodní uspořádání uzavírající dolní oblasti uvedeného válcového úseku stěny a stropní uspořádání 1 zavírající horní oblasti Uvede'rého^“ vále ového úsek u stěny, přívod základní kapaliny, výpust dekontaminované základní kapaliny procházející skrz uvedené stropní uspořádání a výpust nečistot, vyznačující se tím, že nejméně jedna oblast uvedeného stropního uspořádání se rozprostírá dolu a radiálně dovnitř do uvedeného separátoru tak, že je pod rovinou oblasti obvodové hrany tohoto stropního uspořádání a z uvedeného stropního uspořádání visí do separátoru proudění modifikující člen, přičemž tento proudění modifikující člen má tvar válcové stěny a obklopuje s radiálním odstupem výpust dekontaminované kapaliny.

JAIjINISVIa CH3A0SÁWTdc avy a

7 6 ΛΙ 1 1 ί

οι§ oa ó o í; i ?,^í;

2. Separátor podle nároku 1 vyznačující se tím, že uvedené stropní uspořádání obsahuje radiálně dovnitř a dolů se rozprostírající stěnový člen.

3. Separátor podle nároku 2 vyznačující se tím, že uvedený stěnový člen pro uvedené stropní uspořádání má tvar obráceného kužele.

4. Separátor podle nároku 1,2 nebo 3 vyznačující se tím, že uvedená výpust dekontaminované kapaliny zahrnuje osový otvor vytvořený v uvedeném stropním uspořádání.

12

5. Separátor podle kteréhokoli z předchozích nároku, vyznačující se tím, že uvedená výpust nečistot zahrnuje výpust pro těžké nečistoty, kde tato výpust je umístěna v dolních oblastech separátoru a zahrnuje jímku, z které vychází výpustné potrubí.

6. Separátor podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uvedená výpust nečistot zahrnuje výpust pro lehké nečistoty, kde tato výpust je umístěna v nejvyšších oblastech separátoru.

7. Separátor podle nároku 5a 6, vyznačující se tím, že obsahuje výpust pro těžké nečistoty a výpust pro lehké nečistoty.

8. Separátor podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se tím, že stropní uspořádání obsahuje válcovou stěnu, obklopující uvedenou výpust dekontaminované základní kapaliny a visící do separátoru.

9. Separátor podle nároku 8, vyznačující se tím, že uvedená válcová stěna překrývá proudění modif ikujíc-£ člerTTrspOřádáný^tak';—že—zabraňuje—cí-rkul-ačnímu—prouděníuvnitř uvedené válcové stěny.

10. Separátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků vy.značuj.ící ...se tím, , že dekontaminované kapalina proudící výpustí dekontaminované kapaliny vytváří zásobník v prohlubni ohraničené vnějším povrchem stropního uspořádání, přičemž uvedený zásobník ústí do výpustného potrubí dekontaminované kapaliny.

- 1311. Separátor podle kteréhokoli z předcházejíoích nároků, vyznačující se tím, Že každý prostor otevřený do stropního uspořádání obsahuje prostředky pro odvádění plynu z uvedeného prostoru.

12. Separátor podle předchozího popisu a podle obrázků· na připojených výkresech, - - -