Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3838
.pdf
Дата подачи заявки: февраль. 24, 1925. № 5136/25. 2439946 - Завершено: Декабрь. 10, 1925.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствованный метод центрифужной обработки веществ и соответствующее оборудование.
Сообщение от компании THB SHARPLES SPrEoIALTY, зарегистрированной в соответствии с
законодательством штата Делавэр, США, по адресу: 23-я и Вестморленд-стрит, Филадельфия, Пенсильвания,
США.
Я, Алеред Эрнест Уайт, ИИ-механик. Э., член Королевского института патентных поверенных, подданный
короля Великобритании, из фирмы White, Langner, Stevens & Parry, Jessel Chambers, 88-90, Chancery Lane,
London, W.C. 2, Королевский институт патентных поверенных, настоящим заявляют о характере данного
изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем
заявлении:
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки веществ i1 в центрифуге, и в
частности веществ, содержащих элементы, составляющие или ингредиенты различной плотности, при этом
областью применения изобретения является обработка или разделение веществ в роторе центрифуги с
использованием, при необходимости, вспомогательного или несущего материала. Изобретение относится, в
частности, к процессам, в которых обрабатываемые вещества или вещества, подлежащие разделению на
составляющие, вводятся в ротор центробежной машины; например, при обработке охлажденного смазочного
масла, содержащего воск, с целью отделения от него воска. В таких процессах для облегчения разделения
вещества на составляющие или удаления вещества или одной или нескольких его частей или составляющих
из ротора использовалась вспомогательная или несущая жидкость. Внутри ротора находится основное тело,
состоящее из жидкости или жидкого и твердого или полутвердого материала, которое поддерживается в
состоянии быстрого вращения. [Цена 1/-]
Этот основной объем материала включает вещество или смесь, которые подвергаются обработке, или часть
которых обрабатывается, или вещество или смесь, которые разделяются или расщепляются на части или
составляющие, или части которых отделяются или расслаиваются; и этот объем может, если таковой
используется, включать вспомогательное вещество для обработки или вещество-носитель. Содержимое
ротора 50 иногда включает только основной объем материала и любой материал, который может находиться
в выходных или входных каналах, или же содержимое ротора может дополнительно включать, если таковые
используются, 55 другие объемы материала.
Это крайне желательно при работе с центрифужными аппаратами и при выполнении таких методов, как
указанные:
выше, для поддержания жидкостного баланса содержимого камеры 60 ротора, как более подробно
объясняется ниже. Одной из целей изобретения является осуществление различных процессов, описанных
ниже, в центробежной машине при сохранении принципов равновесия жидкости и без нарушения этого
равновесия после его достижения.
Еще одной целью изобретения является создание метода и устройства, с помощью которых вещество или
смесь могут обрабатываться внутри ротора центробежной машины, например, путем изменения температуры
или воздействия растворителя.
другой агент, конкретная цель которого состоит в обеспечении свободной циркуляции вспомогательных
веществ внутри ротора без вредного воздействия на любое состояние или операцию внутри ротора, которые
необходимы для достижения целей изобретения; дальнейшая цель состоит в обеспечении возможности
поддержания тела носителя или вспомогательного вещества внутри ротора и либо поддержания части этого
тела неподвижной относительно ротора, либо обеспечения движения или продвижения какой-либо части
этого тела внутри ротора в направлении, которое либо совпадает, либо противоположно направлению
движения другого вещества внутри ротора.
Важное применение изобретения заключается в использовании метода и аппарата для разделения твердых
или полутвердых веществ от более легких жидкостей, например, в случае разделения воска от минерального
масла и стеарина от животного или растительного масла, в таких случаях может быть целесообразно
использовать вспомогательную или несущую жидкость соответствующей плотности. Однако применение
изобретения не ограничивается этими конкретными примерами; дальнейшие цели и преимущества
изобретения будут описаны далее.
В соответствии с одной из особенностей изобретения, вещества обрабатываются в центрифужных машинах
любым из вышеуказанных способов, а точки входа или выхода веществ, с носителем или вспомогательным
веществом или без них, в разделительную камеру центрифуги и из нее изменяются без нарушения
жидкостного баланса содержимого указанной камеры.
В соответствии с другой особенностью изобретения, удаление или удаление веществ из основного
материала, находящегося под воздействием центробежной силы, контролируется или осуществляется таким
образом, чтобы эти вещества могли быть удалены или удалены из него либо сразу после их введения, либо
после длительного воздействия центробежной силы, в зависимости от того, является ли воздействие
центробежной силы кратковременным или продолжительным, в то время как часть указанного основного
материала является желательной или нежелательной, и независимо от точек введения и удаления, а также
направления или пути потока любого используемого носителя или вспомогательного устройства. С этой
целью вещество, которое должно подвергаться центробежной силе, но кратковременно, пока часть такого
основного тела находится внутри него, может быть извлечено из него в точке, прилегающей к той, в которой
оно было введено, а вещество, требующее или не подверженное воздействию постоянной центробежной
силы, может быть извлечено из такого тела в точке, удаленной от той, в которой оно было введено.
Вещество, которое необходимо незамедлительно удалить из основного корпуса, обычно следует
незамедлительно выводить из ротора, и с этой целью я предлагаю выводить такое вещество из ротора в
точке, прилегающей к той, в которую оно вводится отдельно или вместе с другими веществами. Когда
вещество вводится в такое основное тело в определенной точке, одна часть или составляющая этого
вещества может быть извлечена из такого тела в точке, прилегающей к указанной точке или удаленной от нее,
а другая часть или составляющая может быть извлечена из такого тела в точке, удаленной от указанной точки
или прилегающей к ней, причем указанные точки извлечения могут быть как удаленными друг от друга, так и
прилегающими.
Если основной материал, находящийся под воздействием центробежной силы 75, включает вспомогательное
или несущее вещество, то любое дополнительное вспомогательное или несущее вещество подается без
образования нежелательных примесей с другими веществами этого материала и без нежелательного
вмешательства в отвод или выгрузку любого другого вещества из этого материала или из ротора. С этой
целью используется тот факт, что носитель или вспомогательное вещество занимают практически отдельную
зону такого вещества, и добавки носителя или вспомогательного вещества подаются непосредственно в
соответствующую зону без предварительного контакта или смешивания с другими веществами такого
вещества. А вспомогательный элемент 9() предпочтительно вводится в ротор в точке, достаточно близкой к
оси ротора, чтобы предотвратить выгрузку в ней какой-либо части содержимого чаши, и затем подается во
внутреннюю часть 95 ротора или в желаемую точку его основного корпуса посредством гидростатической
силы. В роторе может быть сбалансирована одна масса материала, включающая несущее или
вспомогательное вещество, относительно второй массы материала, содержащей одно или несколько
веществ, частей или составляющих, не содержащихся в первой массе.
С этой целью часть ротора, содержащая основной корпус из материала 1('5), находящийся под воздействием
центробежной силы, может сообщаться с другой частью или отсеком ротора, и тогда этот корпус из
материала, включающий несущий или вспомогательный элемент, находится в таком отсеке 1 JC и образует
балансировочный элемент. Часть компонента вещества, введенного в ротор, может быть извлечена из
основного материала внутри ротора путем пропускания его 115 в такое отделение, после чего она может быть
выгружена из балансировочного тела.
Таким образом, носитель или вспомогательный элемент могут подаваться непосредственно в
балансировочный корпус для обработки компонента, выводимого через него, и носитель или
вспомогательный элемент могут выводиться вместе с таким компонентом для облегчения его удаления из
ротора.
В этом случае вспомогательный или несущий элемент, содержащийся в основном корпусе из материала 125
внутри ротора, будет практически неподвижен относительно ротора. Во избежание помех при выгрузке
любого вещества или его части из ротора и для обеспечения беспрепятственного ввода и адаптации к
практическому применению определенных особенностей изобретения, на фиг. 3 представлен фрагментарный
вертикальный разрез центробежного сепаратора, объединяющего элементы, показанные на фиг. 1 и 2. На
фиг. 1 показано, что чаша или ротор 701 имеет в верхней части горловину 2, за которую она подвешена и
вращается, а в нижней части — выступ 3, за который она направляется во время вращения и через отверстие
31 которого в чашу вводится вещество, подлежащее разделению 75 или обработке.
Внутри чаши предпочтительно вблизи одного из ее концов крепится кольцевая перегородка 4, которая не
обязательно должна иметь усеченно-коническую форму, как показано на рисунке. Это кольцо снабжено
водосливами 41 и 51, которые 80 концентричны с осью вращения.
Одна из составляющих или частей разделяемого вещества проходит через водослив 51 и выходит через
проход 12 в приемник или крышку 13, из которой она вытекает. Более тяжелый элемент смеси или вещества,
подлежащего разделению, проходит вокруг водослива 41 в отсек 6 чаши, расположенный между плотиной 4 и
концом чаши. Из этого отсека более тяжелый элемент проходит через каналы 7 в круговой канал 8 и через
водослив 91 кольцевой плотины 9, концентричный оси вращения чаши, и попадает в крышку 10. 95
Перегородка 9 удерживается на месте гайкой 19, так что ее можно снять, чтобы заменить перегородку 9 с
другим внутренним диаметром, с целью достижения надлежащего баланса жидкости относительно
конкретного разделяемого вещества.
Аналогичным образом, перегородка 4 съемно удерживается на месте с помощью резьбы 5, так что
перегородки 4, имеющие водосливы 41 и 51 разных размеров, могут быть заменены для контроля баланса
жидкости внутри ротора.
Однако, как правило, регулировка дамбы №4 производится на заводе.
Радиально внутрь от водослива 91 расположена кольцевая камера 14, из которой 110 каналов 15 ведут в
чашу 1. Каналы 15 предпочтительно открываются в чашу 1 внутри ее отсека 6, и желательно, при
обстоятельствах, описанных ниже, чтобы каналы 15 115 сообщались с чашей или выводились в нее в точке,
соответствующей зоне одного вещества внутри чаши, например, вспомогательной или несущей жидкости.
Проходы 15 предпочтительно будут сообщаться с чашей в точке, радиально направленной наружу от
проходов 7, а также от водослива 51. Поскольку камера 14 радиально направлена внутрь водослива 9,
несущий или вспомогательный элемент, благодаря своему большему напору, безусловно, будет доставлен в
желаемую точку внутри ротора.
Камера 16, которая может иметь кольцевой контур, снабжена отверстиями 161. Для эффективного действия
носителя или вспомогательного элемента предпочтительно вводить его через каналы, отличные от выпускных
каналов, и подавать его внутрь ротора в точках, удаленных от точки, где выпускной канал выходит из отсека,
или радиально наружу от нее. Вспомогательный или поддерживающий элемент может быть введен в
основной объем материала внутри ротора в точке, удаленной от той, в которой компонент переходит из
основного объема в отсек, и в этом случае вспомогательный или поддерживающий элемент будет
продвигаться относительно ротора. Также предлагается, при необходимости, поддерживать противоток
обрабатываемого вещества и вспомогательного или несущего вещества, и с этой целью вспомогательное или
несущий вещество может подаваться в основной объем материала внутри ротора в точке, удаленной от
точки, в которой обрабатываемое вещество подается в основной объем, и отводиться из него в точке,
прилегающей к точке подачи вещества.
Обработка вещества может осуществляться независимо от того, происходит ли его разделение на части или
составляющие. Компонент или его часть могут быть извлечены после кратковременной или длительной
обработки независимо от того, находится ли носитель или вспомогательное вещество в основном в
неподвижном состоянии относительно ротора или движется вместе с другим веществом внутри ротора или
навстречу ему.
Хотя далее изобретение более подробно описывается со ссылкой на отделение воска от предварительно
охлажденного масла, следует понимать, что оно может быть использовано для любой операции обработки
или разделения, к которой оно применимо; например, бензин из химчисток может быть промыт водой для
удаления различных примесей; обработанные кислотой нефтепродукты могут быть промыты каустической
содой или водой для удаления следов раствора кислоты или едкого вещества; растительные масла могут
быть промыты водой для удаления смолистых веществ.
Иными словами, методы и оборудование способны применяться в самых разнообразных отраслях
промышленности.
Для более подробного понимания методов и устройств, описываемых изобретением, далее будут
рассмотрены некоторые предпочтительные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на
прилагаемых чертежах.
На чертежах:
На фиг. 1 представлен фрагментарный вид, частично в вертикальном разрезе, центробежного сепаратора,
воплощающего и приспособленного для практического применения изобретения.
На рис. 2 представлен фрагментарный вертикальный разрез чаши центробежного сепаратора eam243,946,
направленной в камеру 14. Труба 17 соединена с камерой 16 для подачи вспомогательного вещества или
несущей жидкости. Вещество, подлежащее обработке или разделению, например, масло или его раствор,
содержащий воск, осажденный путем охлаждения, подается во вращающуюся чашу через отверстие 1, а
вспомогательная или несущая жидкость — которая в приведенном примере будет водой или рассолом —
подается через отверстие 14 и проходит через каналы 15 в чашу, причем подача такой вспомогательной или
несущей жидкости осуществляется через трубопроводы 17 и 16 и отверстия 161. Под действием
центробежной силы компоненты вещества, введенного в чашу и имеющие различную плотность, будут
занимать разные зоны, и в рассматриваемом примере масло или его раствор, очищенный от воска, будет
вытекать через водослив 51 по трубопроводам 11 и 12 в крышку 13.
А воск займет зону вне масла, но внутри несущей жидкости. Регулировка водосливов 51, 91, 41 выполнена
таким образом, что отсек 6 будет содержать массу материала, включающую несущую жидкость,
уравновешенную содержимым основной части чаши, которая включает другое вещество, такое как масло.
Более тяжелые компоненты, такие как воск, будут проходить в отсек 6 и вместе с несущей жидкостью через
каналы 7 и 8 через переливное отверстие 91. Вспомогательная или несущая жидкость занимает самую
внешнюю зону чаши, и вспомогательный или несущий материал, введенный через отверстие 14, как будет
видно, направляется в свою соответствующую зону в чаше и, кроме того, вводится в ту часть содержимого
чаши, которая находится в отсеке 6, без смешивания со смесью, подлежащей разделению, или любыми ее
компонентами и без какого-либо препятствия свободному выносу каких-либо компонентов из ротора.
Напротив, будет происходить свободная циркуляция вспомогательного или несущего материала — без помех
для центробежного разделения или выгрузки компонентов обрабатываемого вещества и без такой примеси к
обрабатываемому веществу, которая могла бы, в рассматриваемом примере, привести к образованию таких
продуктов, как эмульсия, которая не будет полностью разделена действием центрифуги. Для облегчения
выгрузки более тяжелого вещества через переливное отверстие или через крышку, в которую оно
выгружается, или для обработки его таким образом, чтобы изменить его характер или состояние, может быть
выбран носитель или вспомогательный материал для получения желаемого результата. Например, в качестве
носителя или вспомогательного вещества может выступать растворитель или другое вещество, либо оно
может иметь такую температуру, которая обеспечит желаемый результат, например, размягчение или
затвердевание обрабатываемого компонента. В конструкции, показанной на рис. 1, отсутствует поток
несущего или вспомогательного материала внутри чаши, но если какой-либо несущий или вспомогательный
материал вытекает или уносится вместе с веществом, проходящим вокруг водослива 41 и через плотину 9, то
баланс жидкости тем не менее будет поддерживаться за счет несущего или вспомогательного материала,
проходящего из отсека 6.
Если поток носителя или вспомогательного 8! Если требуется определенный материал для внутренней части
чаши, его можно получить, как описано ниже.
Если составляющая или часть вещества извлекается из основного тела материала, находящегося под
воздействием центробежной силы, в точке, прилегающей к точке, в которой вещество было введено в
указанное тело, то период времени, в течение которого оно подвергается воздействию центробежной силы,
сокращается; и такая часть или составляющая также предпочтительно незамедлительно удаляется из ротора.
Таким образом, на фиг. 2 стержень 2 чаши 1 снабжен выходным отверстием 12', через которое более легкий
компонент смеси проходит в круговой канал 12b, а затем через регулируемый водослив 12c. Перегородка 4
дюйма, которая не обязательно должна быть усеченно-конической формы, образует с одним концом чаши
отсек 6 дюймов 100, а более тяжелый компонент проходит по краю 4b в отсек 6a и через проходы 7' к круглому
проходу 8a, а оттуда через водослив 9b регулируемой перегородки 9". Вспомогательный материал (носитель
или 105) вводится по трубке 16' в канал 14, из которого он по каналам 159 поступает внутрь ротора, при этом
он подается в ротор предпочтительно внутри 110 массы материала, содержащейся в отсеке 6", а также
предпочтительно в ту зону ротора, которая занята таким материалом.
Отверстия 14 и 14" для вспомогательного или несущего материала расположены соответственно радиально
внутрь от разгрузочных водосливов 91 и 9b, поэтому несущий или вспомогательный материал будет
обязательно попадать в ротор из-за большего напора, чем у материала, выгружаемого через водосливы 91
или 9b. Конструкция и принцип действия варианта осуществления, показанного на рис. 2, позволяют избежать
необходимости подвергать вещество 125 или его часть длительной центрифужной обработке, которую лучше
было бы проводить лишь кратковременной центрифужной обработкой.
Это достигается путем быстрого сброса вещества, а не путем его перемещения через всю область, в которую
оно было введено, например, через верхнюю или нижнюю часть чаши, в зависимости от того, желательно ли
быстро или медленно удалить это вещество из чаши. Вспомогательная или поддерживающая жидкость может
подаваться в любое из отверстий 14 или 145, или в оба из них, и может иметь желаемый характер, то есть
быть растворителем или другим агентом, веществом, изменяющим температуру, или эмульгирующим
веществом и т. д.
Точка сброса несущей жидкости или вспомогательного вещества определяется исключительно
относительными размерами водосливов 91 и 9b и не зависит от сброса какого-либо компонента через
водосливы 91 или 9b, а также от относительных размеров плотин 41 и 4b. Следовательно, несущий или
вспомогательный компонент может выводиться с одного конца ротора, в то время как более тяжелый
компонент выводится с другого конца, или же оба компонента могут выводиться с одного и того же конца.
Хотя изобретение было описано в связи с некоторыми конкретными примерами с целью сделать метод и
устройство понятными, оно не ограничивается ими, и не предполагается, что изобретение должно
ограничиваться ситуациями, в которых фактическое разделение всегда происходит, но это возможно!
Правило 95 применяется к ситуациям, когда желаемой целью является обработка с помощью
вспомогательного или несущего материала. В связи с конструкцией, показанной на рис. 3, вспомогательные
или несущие материалы, оказывающие различное воздействие, могут одновременно вводиться в
противоположные концы ротора. Простым примером является введение холодного рассола сверху и горячего
рассола или растворителя снизу, когда воск, отделенный от охлажденного масла, выгружается в нижней части
ротора.
Следует отметить, что описанное здесь устройство осуществляет введение вещества в ротор и его
извлечение из него, как это изложено в более общем описании изобретения, и что когда вещество должно
быть введено в определенную часть содержимого ротора или извлечено из нее, мы осуществляли эту
операцию непосредственно путем введения вещества в соответствующую или соседнюю точку ротора или его
извлечения из нее; однако изобретение включает введение веществ в любую часть ротора или их извлечение
из нее, если эти вещества вводятся в ротор или извлекаются из него, как описано здесь. Следует понимать,
что при упоминании концов ротора или его разделительной камеры не подразумевается ограничение
какой-либо конкретной формой ротора или его части, а имеется в виду начальная и конечная длина чаши.
Таким образом, компонент, который легко и быстро отделяется, может быть извлечен из основного объема
материала внутри ротора и немедленно выгружен из ротора после его поступления в этот объем, тогда как,
если бы он перемещался по всей длине чаши и, следовательно, подвергался длительной центробежной
обработке, он мог бы быть приведен в такое состояние, как твердость или плотность, что сделало бы его
выгрузку при необходимых условиях, таких как температура, по меньшей мере, затруднительной.
Если какая-либо часть быстро удаляемого компонента имеет такую природу, что ее трудно отделить,
например, только после длительной центрифужной обработки, то, вероятно, она будет иметь такую природу,
что не сможет обрести твердость или плотность во время движения обратно к выходному отверстию,
например, ко дну чаши, и ее невозможно будет должным образом удалить. Таким образом, компонент сразу
после отделения или сегрегации направляется к выходному отверстию.
При определенных условиях, как указано выше, может быть желательно обеспечить более или менее
интенсивный поток вспомогательного материала через чашу, и, кроме того, может быть желательно, чтобы
этот поток был направлен против потока одного или всех компонентов вещества, на которые действует
центробежная сила. Такие условия могут быть желательны в тех случаях, когда один или несколько
компонентов должны обрабатываться как растворитель, другое вещество или материал, изменяющий
температуру. В некоторых случаях может быть желательно, чтобы эмульсия, смесь или масляный раствор
вещества внутри ротора были приготовлены с использованием вспомогательного или карбидного материала.
Для реализации метода, позволяющего получить такие результаты, можно использовать конструкцию,
показанную на рис. 3, в которой чаша 1 может быть выполнена сверху, как показано на рис. 1, и снизу, как
показано на рис. 2. При использовании такой конструкции обрабатываемое вещество вводится через
отверстие 31, а более легкий компонент, который может быть отделен центробежной силой, выводится из
верхней части чаши через переливное отверстие 51.
Более тяжелый отделенный компонент может сбрасываться через водослив 91 или через водослив 9b в
зависимости от относительных размеров внешних плотин 41 и 4b, причем более тяжелый компонент GO,
обходящий плотину с меньшим внешним диаметром, может быть сброшен через нее.
Выброс более тяжелого компонента может происходить либо из точки, прилегающей к точке, в которой
вещество вводится в чашу, либо из точки, удаленной от этой точки на пути перемещения обрабатываемого
или разделяемого вещества. Изобретение не ограничивается определенной формой ротора или любой его
камеры или отсека 6, либо любым определенным путем для перемещения смеси или вещества внутри него.
Например, отсек 6 не обязательно должен быть выполнен так, как показано на описанных здесь конструкциях,
а может представлять собой просто трубку или проход, выполняющий ту же функцию. В качестве еще одного
примера, изобретение не ограничивается операцией, в которой обрабатываемое вещество легче или тяжелее
вспомогательного вещества, но как обрабатываемое вещество, так и вспомогательное вещество могут
занимать внутреннюю зону чаши, а каналы, описанные как входные и выходные для носителя или
вспомогательного вещества, могут использоваться для входа и выхода обрабатываемого вещества, в то
время как входные и выходные каналы, описанные как предназначенные для обрабатываемого вещества,
могут использоваться для обрабатываемого вещества.
При этом крылья 20, три из которых показаны в положении внутри чаши для перемещения содержимого
ротора 2 и поддержания его скорости на уровне ротора, могут использоваться необязательно. Например,
может быть целесообразно опустить крылья 20 при пропускании одного вещества через другое под действием
центробежной силы, чтобы обрабатывать указанные вещества поочередно или взаимно, например, приводя
их в тесный контакт, с целью изменения физической или химической природы одного или другого или обоих
веществ, например, при образовании эмульсии. Такая операция осуществляется путем введения или
переноса более тяжелого вещества во внутреннюю зону основного материала ротора, например, через
входное отверстие 3, и введения или переноса более легкого вещества во внешнюю зону ротора, например,
через входные отверстия 14 или 14&, и позволяя таким веществам опускаться в свои естественные зоны или
возвращаться в них под действием центробежной силы.
В соответствии с подробной информацией, изложенной моими зарубежными корреспондентами, и с
указанием характера моего изобретения и способа его осуществления, я заявляю:
Соседние файлы в папке патенты