Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4061
.pdf
записывающих и воспроизводящих устройств значительно больше этого, для получения такого же изменения
упругости в зависимости от частоты необходимо обеспечить несколько зазоров, каждый из которых может
быть несколько меньше, но в сумме будет достаточен для того, чтобы вибрирующие элементы в таких
устройствах могли должным образом реагировать на максимальное количество энергии, которое может быть
использовано.
В модификации, показанной на фиг. 9 и 1, предусмотрен плунжер 81 90, прикрепленный к концам якоря с
помощью стержня 80 и работающий в винтовой камере 82, прикрепленной к пластине 83, которая, в свою
очередь, прилегает к магниту a. С одной стороны поршня 05 81 расположены несколько тонких дисков 84 из
алюминиевой фольги или бумаги, а с противоположной стороны поршня — несколько аналогичных дисков 85,
перфорированных в своих центрах для приема штока 80. Принцип действия данной модификации в основном
тот же, что и на рис. 7 и 11. На рис. 11 показана более значительная модификация структуры, изображенной
на рис. 9 и 10. В этой модификации между алюминиевыми дисками 841 и 85 используются более тяжелые
диски 105, 86 и 87 различной жесткости, что приводит к изменению эффективной массы, а также упругости x в
зависимости от частоты. 11. Ранее мы использовали множество тонких лепестков исключительно для
подавления резонансных колебаний вибрирующего элемента.
В данном изобретении эти пластины используются как средство для балансировки якоря против магнитного
притяжения и для придания колебательной системе результирующей упругости x, которая является функцией
частоты в широком диапазоне частот. ] 20. Обращаясь к eurves sbcrwn на рис.
12 где абсцесс представляет упругость в дин/см, а ордината — отклонение в см/с, кривая G представляет
изменение упругости при смещении 12i из-за магнитного притяжения якоря. Кривая H представляет собой
изменение средней упругости в зависимости от смещения якоря при управлении им в соответствии с
изобретением. Кривая ИК отображает изменение упругости при смещении якоря в том же приемнике без
устройства, описанного в изобретении, но с обычной пружиной для преодоления силы магнитного поля.
Кривая L представляет собой результирующую упругость, обусловленную совокупным воздействием
упругости магнитного поля, показанной кривой G, и механической упругости амортизирующих элементов,
показанной кривой IHI.
Кривая L получается путем вычитания кривой G из кривой HI. Из кривой K видно, что упругость уменьшается
по мере увеличения смещения якоря. Это приводит к искажению электрической звуковой энергии, которая
передается на приемник.
Удовлетворительное амортизирующее устройство может быть разработано с использованием ста круглых
слоев бумаги толщиной 0,6 мм с площадью приблизительно 1/2 квадратного дюйма, причем расстояние
между слоями таково, что доля общего пространства, занимаемого бумагой, составляет приблизительно 0,2.
Количество лепестков, габариты и пространственный коэффициент, очевидно, будут различаться для
магнитных систем различной конструкции.
Хотя изобретение было продемонстрировано в применении к электромагнитным системам телефонных
приемников, его можно легко адаптировать к любому электромагнитному устройству, имеющему
вибрирующий якорь.
Описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_248413.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=248413&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB248413A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 6 июня 1925 года. № 22,045/24.
Завершено: 11 марта 1926 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся кранов или клапанов.
Я, ДжоХин Блисс, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Уэйкфилд, Чипсайд, 30/32.
Лондон, Е.К. 2, настоящим заявляет о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение представляет собой усовершенствование кранов или относится к ним и имеет своей
целью создание крана, позволяющего легче отводить вязкие жидкости из емкости, к которой он установлен.
Изобретение представляет собой особую форму крана такого типа, которая, помимо подвижного
управляющего элемента для отвода жидкости из емкости, к которой крепится кран, имеет обратный впускной
клапан, расположенный за пределами зоны управления указанного подвижного элемента. Предпочтительно,
чтобы клапан был сконструирован таким образом, чтобы можно было подключить его с помощью
соответствующих средств для подачи жидкости в емкость.
Кран с таким вспомогательным обратным клапаном особенно удобен для использования с емкостями для
вязких жидкостей, например, с бочками из-под масла. Хорошо известно, что более густые масла долго текут
через регулирующий кран, который в настоящее время обычно устанавливается в углублении масляной
бочки, и если такой кран снабжен обратным клапаном и средствами для соединения, например, с
велосипедным насосом, то в бочку можно нагнетать воздух, так что масло будет вытекать под давлением;
очевидно, что пробку, если таковая имеется, нельзя снимать с верхней части бочки при использовании крана,
соответствующего данному изобретению.
Согласно настоящему изобретению, кран указанного типа выполнен в форме, в которой управляющий
элемент представляет собой цилиндрическую пробку, которая может перемещаться по выходному отверстию
в направлении оси пробки.
Для более ясного понимания изобретения, один из предпочтительных вариантов конструкции будет описан в
качестве примера с помощью прилагаемых чертежей, на которых: 5 (Рисунок 1 представляет собой
центральный разрез крана в плоскости, содержащей его сквозную ось, а Рисунок 2 представляет собой вид с
торца, справа от Рисунка 1, без ключа 55.
Одинаковые порядковые номера указывают на одинаковые детали на обоих рисунках.
В приведенном примере кран имеет коническую резьбу 10 для ввинчивания в отверстие в стенке стальной
бочки, а верхняя часть крана снабжена выступающим вверх отверстием 11, через которое проходит канал 12,
ведущий от наружного воздуха в корпус 65 крана. Как обычно, предусмотрен регулирующий винтовой элемент
13, который позволяет регулировать его положение внутри корпуса крана с помощью ключа 14 таким образом,
чтобы обеспечить полное и плотное соединение между частью 15 проходного отверстия крана и выходной
частью 16, как показано на рисунке, или же открыть соединение между этими двумя частями в любой
желаемой степени. Проход 12 сообщается с проходным участком 15 вне контроля элемента 13.
В конец расширительного патрубка 11 ввинчивается сопло 20 с наружной резьбой 80 в точке 17 для
подключения к велосипедному насосу или подобному устройству, а на внутреннем конце этого сопла
установлен шаровой клапан 18 с пружиной 19 позади него, так что шаровой клапан 18 образует обратный
клапан 85 для сопла.
Когда необходимо слить масло или другую жидкость из бочки, в которую вставлен кран, сначала через
вспомогательный обратный клапан 90 18 закачивается воздух для создания давления внутри бочки над
маслом, а затем кран открывается перемещением управляющего элемента 13.
Затем масло будет вытекать из крана под давлением, создаваемым насосом, и было обнаружено, что
скорость потока значительно увеличивается даже при использовании высоковязких веществ, таких как густое
смазочное масло.
Очевидно, что могут использоваться различные типы ионообменных клапанов, и нет необходимости в том,
чтобы насадка имела резьбу для подключения к циклическому насосу; это может быть, например,
необходимо.
имеют чашеобразное отверстие для приема сферического конца насоса.
Кроме того, его можно изготовить любым другим способом для соединения со средством создания
необходимого давления внутри барабана.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я утверждаю, это: 20 1. Кран описанного типа, имеющий управляющий элемент и обратный впускной клапан,
расположенный за ним, и имеющий форму, в которой управляющий элемент 25 представляет собой
цилиндрическую пробку, которая может перемещаться в осевом направлении по выходному отверстию крана.
2.
Кран, в основном описанный в настоящем документе со ссылкой на прилагаемые чертежи (30).
Дата: 6 июня 1925 года.
BOULT, WADE & TENNANT, 111/112, Hatton Garden, London, E.C. 1, дипломированные патентные поверенные.
Редхилл: Напечатано для типографии Его Величества компанией Love & Malcomson, Ltd. - 1926 г. - ---.. momo7
- - -
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_248414.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=248414&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB248414A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: октябрь.
1,
1924. № 23,183/ 24. 24 Полный левый угол: август. 4, 1925.
Полный текст принят к публикации: 1 марта 1926 г., ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся процессов, включающих обменные реакции, и в частности, умягчения воды
с помощью цеолитоподобных тел.
Я, Эрмита Беркли Хиггинс, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Империал Хаус, Кингсуэй,
Лондон, Западная Канада, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения заключается в
следующем: данное изобретение относится к реакциям обмена, то есть к реакциям, в которых обменный
материал используется для поглощения вещества, а затем, путем обратного процесса, восстанавливается до
своего активного состояния посредством процесса, известного как регенерация. В качестве конкретного
примера такой реакции, к которой относится настоящее изобретение, можно привести умягчение воды путем
щелочного обмена с использованием цеолитоподобных веществ. Считается, что такие действия зависят либо
от адсорбции, либо от истинных химических реакций, либо от обоих факторов в зависимости от условий, при
которых осуществляется процесс. Как правило, в качестве ионообменного материала, например, материала
для умягчения воды, до настоящего времени использовался фильтрующий слой, целостность которого
сохранялась в процессе; однако такой способ использования ионообменного материала имеет определенные
недостатки.
Во-первых, этот процесс не может быть по-настоящему непрерывным, потому что сама реакция должна быть
остановлена через определенный период времени, чтобы обменное вещество могло восстановиться и снова
стать полностью активным. Опять же, частицы обменного материала, мельче определенного размера, не
могут быть использованы, поскольку они, как правило, образуют ил, который быстро забьет фильтрующий
слой.
Уже по одной этой причине происходит значительная потеря таких материалов, как флауконит, который не
может быть использован для умягчения воды из-за мелкодисперсности составляющих его частиц. Опять же, в
случае с относительно крупными частицами, находящимися в фильтрующем слое, существует такое
количество контактов, что значительные части поверхностей частиц, которые могли бы быть активными, не
могут участвовать в реакции.
Известно, что для повышения эффективности адсорбции важнее увеличить свободную поверхность
обмениваемого материала, чем увеличить время реакции. Главными целями настоящего изобретения,
следовательно, являются обеспечение возможности проведения таких реакций обмена в действительно
непрерывных циклах, обеспечение возможности использования обмениваемого материала независимо от
степени его измельчения, а также использование материала таким образом, чтобы максимально увеличить
свободную активную поверхность. Изобретение также направлено на максимальное уменьшение размеров
необходимой установки по сравнению с оборудованием, требуемым для известных процессов, а также на
уменьшение количества обменного материала, необходимого для обработки заданного количества
обрабатываемого материала.
Согласно настоящему изобретению, обрабатываемый материал, например, вода, подлежащая умягчению,
подвергается воздействию обменного материала, находящегося в состоянии суспензии, или же на него может
воздействовать регенерирующее вещество, также находящееся в состоянии суспензии, или же оба процесса
могут осуществляться, пока обменный материал находится в состоянии суспензии. Обменный материал
может перемещаться через неподвижное количество воды, подлежащей умягчению, или через
регенерирующую жидкость со своей естественной скоростью падения в жидкости, или же он может
перемещаться через столб жидкости, движущийся вверх, так что его чистая скорость падения будет равна
разности между его естественной скоростью падения и восходящей скоростью жидкости. Если восходящая
скорость жидкости равна естественной скорости падения обменного материала, то в теории последний
остается неподвижным, и это условие можно достаточно точно выполнить на практике, хотя фактически
невозможно создать поток обрабатываемой жидкости или регенерирующей жидкости, свободный от вихревых
токов.
Время контакта между обменным материалом и обрабатываемой жидкостью в целом или регенерирующей
жидкостью можно регулировать по желанию, изменяя скорость потока жидкости, в которой находится
обменный материал. Конструкция может быть такой, что ионообменный материал последовательно
контактирует с обрабатываемыми частями жидкости, а затем с регенерирующей жидкостью, так что весь
процесс может быть осуществлен в полном цикле.
Для того чтобы суть изобретения была ясно понятна, далее будут рассмотрены несколько примеров
процессов умягчения воды в соответствии с ним, более подробно.
Для осуществления процесса таким образом, чтобы скорость подъема столба жидкости была максимально
близка к естественной скорости падения обменного материала, можно использовать сосуд, площадь
поперечного сечения которого непрерывно увеличивается снизу вверх; таким образом, сосуд может иметь
воронкообразную форму, то есть форму конуса или усеченного конуса с самой нижней вершиной.
Умягчаемая вода подается в трубчатый отвод в нижней части воронкообразного сосуда с такой скоростью, что
в определенном поперечном сечении сосуда ее скорость подъема равна естественной скорости падения
самых тяжелых частиц в теплообменном материале. Вследствие увеличения поперечного сечения сосуда
восходящая скорость воды непрерывно уменьшается до тех пор, пока в поперечном сечении на некотором
расстоянии от верхней части сосуда восходящая скорость воды не станет меньше естественной скорости
падения мельчайшей частицы в обменном материале. Для удобства последний можно вводить в
обрабатывающую емкость сверху. Если бы в жидкости не было вихрей, обменный материал 5a занял бы
положение между двумя поперечными сечениями вышеупомянутого сосуда, но из-за наличия вихрей верхняя
поверхность обменного материала не лежит в одной плоскости, а имеет тенденцию выгибаться вверх в
центре сосуда, и образовавшийся гребень не является неподвижным, а колеблется из стороны в сторону.
Таким образом, умягчающее вещество может поддерживаться во взвешенном состоянии в восходящем
потоке воды в течение любого желаемого времени. Фактически, система поддерживается в этом положении
до тех пор, пока не истощится, и все это время мягкая вода отводится через верхний край емкости для
обработки. В ходе 70-дневной практики было установлено, что каждая частица смягчающего вещества
фактически не остается неподвижной, вероятно, из-за того, что скорость движения жидкости по всему столбу
жидкости не может быть абсолютно равномерной. 75 С другой стороны, частицы постоянно движутся по
траекториям малой длины, имея общую тенденцию к небольшому перемещению вверх и вниз. Очевидно, что
это небольшое движение выгодно для дальнейшего ускорения реакции обмена.
Когда процесс достаточно продвинется таким образом, подача воды у основания сосуда прекращается, и
обменный материал оседает на дне сосуда, а подача воды сверху может быть перекрыта клапаном, после
чего отработанный материал может быть удален с помощью конвейера или может стекать через колонну
регенерирующей жидкости, которая, конечно же, в случае умягчения воды обычно представляет собой
раствор поваренной соли. При практическом применении этого комбинированного процесса целесообразно
использовать обменный материал 95 в виде частиц, максимально однородных по размеру и, следовательно,
имеющих почти одинаковую скорость падения, однако процесс может быть осуществлен и с обменным
материалом, содержащим частицы самых разных размеров.
Как только отработанный ионообменный материал будет удален из емкости для умягчения, становится ясно,
что в эту емкость 105 сверху можно добавить свежий ионообменный материал и возобновить поток воды, так
что умягчение может продолжаться в той же емкости, пока ранее использованный ионообменный материал
регенерируется.
Усовершенствованный процесс также может быть осуществлен в колонне жидкости, скорость подъема
которой меньше естественной скорости падения обмениваемого материала, так что последний непрерывно
падает через колонну воды или регенерирующей жидкости. Для создания этих условий, разумеется, скорость
жидкости должна быть меньше естественной скорости падения мельчайшей частицы используемого
обменного материала. В данном случае (120) сосуд для обработки может иметь равномерное поперечное
сечение и цилиндрическую форму, но для удобства он может быть коническим, с большим диаметром в
нижней части (125), куда подается жидкость. В результате этого, конечно, скорость жидкости, направленная
вверх, у основания колонны меньше, чем выше, и что суммарная скорость жидкости, направленная вниз,
уменьшается в 130 248,414, и жидкость естественным образом удаляется в какой-то точке потока жидкости в
направлении движения последнего.
Этого можно добиться, например, за счет снижения скорости потока жидкости 70, путем увеличения диаметра
обрабатывающего сосуда, или путем подавления дополнительного движения, будь то вращение или
нерегулярное движение, или же путем приложения внешней силы 75 к аппарату, которая заставляет материал
для обмена основаниями двигаться по иному пути, чем вода или регенерирующая жидкость, например, с
помощью центробежной силы. 80 Хотя были приведены некоторые примеры способов осуществления
изобретения, изобретение никоим образом не ограничивается такими методами, поскольку обменные
материалы могут обрабатываться и промываться жидкостями с помощью комбинации любых из уже
указанных методов, то есть два или более методов могут быть использованы в разных частях
обрабатывающего аппарата или в разных частях цикла обмена основания и регенерации.
В одном из реальных примеров вода, подлежащая умягчению, может подаваться в нижнюю часть
обрабатывающего сосуда через инжекторную форсунку, а ионообменник может подаваться в кольцевое
пространство вокруг этой форсунки. Скорость восходящего потока воды поддерживается на достаточно
высоком уровне, чтобы всосать необходимое количество обменного материала и поднять его вверх по
колонне умягчения воды. В одном из вариантов аппарата эта колонна может быть цилиндрической, то есть
иметь равномерное поперечное сечение, и вода и обменный материал, переливающиеся с верхнего края этой
колонны, попадают в воронкообразный сосуд, в который цилиндрическая колонна выступает на значительное
расстояние, так что в воронке вокруг цилиндрической колонны образуется область практически неподвижного
материала.
Мягкая вода отводится из верхней части воронкообразного сосуда, а полностью или частично отработанный
обменный материал оседает в нижней части воронкообразного сосуда вокруг верхней части обрабатывающей
колонны. Данный обменный материал может выводиться через трубу такого диаметра, чтобы обеспечить его
прохождение с желаемой скоростью. 120 Эта труба выходит в дополнительную колонну, содержащую
регенерирующий агент, например, раствор поваренной соли в случае умягчителя воды, и обменный материал
медленно дрейфует через регенерирующую колонну, так что он собирается у основания в пространстве,
которое находится в непосредственном сообщении с кольцевым пространством вокруг уже описанного
инжекторного сопла. Необходимо, чтобы количество материала увеличивалось по мере его опускания в
колонне и частичного истощения его способности к обмену основаниями. В то же время может быть
целесообразно сделать очистной сосуд конической формы с меньшим диаметром в нижней части, чтобы
скорость обмена материала уменьшалась по мере приближения к нижнему концу колонны, что может быть
желательно, например, при регенерации материала для умягчения воды.
В процессе, осуществляемом при непрерывном падении обменного материала, свежий обменный материал
добавляется в верхней части колонны, а материал удаляется снизу, создавая противотоковую систему,
воздействующую на обрабатываемую воду или регенерирующий агент. В данном случае особенно выгодно,
чтобы обмениваемый материал состоял из частиц приблизительно одинакового размера и, следовательно,
имел одинаковую естественную скорость падения.
Опять же, этот процесс может быть осуществлен в колонне, в которой восходящая скорость жидкости во всех
точках превышает естественную скорость падения самой крупной частицы, содержащейся в обменном
материале. В этом случае обмениваемый материал движется вверх в том же направлении, что и вода или
регенерирующая жидкость. В этом случае обрабатывающий сосуд также может иметь равномерную площадь
поперечного сечения или увеличиваться в площади поперечного сечения к основанию или к вершине. Выбор
схемы зависит от того, требуется ли равномерная скорость по всей колонне, снижение или увеличение
скорости. Разумеется, в этом случае свежий обменный материал должен подаваться в основание колонны и
подниматься наверх, откуда он удаляется. В верхней части колонны скорость потока жидкости может быть
уменьшена, например, за счет увеличения диаметра емкости до необходимой величины, так что
обмениваемый материал не будет иметь тенденции к дальнейшему подъему и сможет быть легко удален.
Изобретение также может быть реализовано в потоке жидкости, который не обязательно является
восходящим, так что обмениваемый материал переносится вместе с потоком жидкости независимо от
направления его течения. В таком случае обмениваемый материал поддерживается во взвешенном
состоянии в жидкости и переносится ею за счет скорости самой жидкости, которая при необходимости может
также подвергаться вращению или нерегулярному движению для удержания частиц обмениваемого
материала во взвешенном состоянии. Свежий обменный материал вводится в обрабатывающий сосуд в точке
248,414 или вблизи нее для вымывания поваренной соли из материала, собранного у основания
регенерирующей колонны, и для этой цели в помещение может подаваться чистая промывочная вода, так что
вода протекает через обменный материал со скоростью, приблизительно равной естественной скорости
падения обменного материала. Затем вода поднимается вверх, удаляясь из помещения, и в конечном итоге
сбрасывается в канализацию.
Благодаря своей скорости, вода не стремится уносить с собой обмениваемые вещества, а растворяет и
вымывает содержащуюся в ней соль, которая затем стекает в отходы. Чтобы избежать этих потерь, при
определенных условиях возможно, чтобы эта вода поступала в камеру, содержащую твердую соль, доводя
раствор до необходимой концентрации, чтобы он мог напрямую возвращаться в регенерационную колонну,
где соленая вода поднимается вверх со скоростью, меньшей, чем естественная скорость падения обменного
материала. В таком аппарате три из уже указанных методов выполняются на разных этапах цикла. В колонне
умягчения воды восходящий поток происходит со скоростью, превышающей естественную скорость падения
обменного материала, поэтому последний движется вверх; в регенерационной колонне восходящая скорость
потока соленой воды меньше естественной скорости падения обменного материала, поэтому последний
медленно опускается вниз, а в промывочном пространстве скорость потока промывочной воды практически
совпадает с естественной скоростью падения обменного материала.
В таком устройстве, после надлежащей регулировки скорости потока, весь процесс умягчения и регенерации
воды протекает непрерывно.
Хотя изобретение было описано выше в основном в связи с его применением для умягчения воды и
регенерации обменного материала, следует понимать, что оно не ограничивается такими процессами. Это
также применимо к другим случаям, в которых происходит обратимая адсорбция, и в частности, обратимая
полярная адсорбция.
В качестве примера можно привести случай, когда в качестве ионообменного материала используется
адсорбент, например, активированный уголь из крови, обрабатываемый материал представляет собой
водный раствор, например, раствор пикриновой кислоты, а регенерирующий агент — менее активный
растворитель, например, этиловый спирт. Изобретение может быть применено к процессам, включающим
обратимую адсорбцию радиоактивного материала, такого как уран X.1, углем из водного раствора, где в
качестве регенерирующего агента используются растворы солей тория и т. д.
Дата: 1 октября 1924 года.
Для заявителя: H. A. GILL & Co., дипломированные патентные поверенные, 51/52, Чансери-лейн, Лондон,
W.C. 2.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся процессов, включающих обменные реакции, и в частности, процессов
смягчения. Вода, образованная цеолитоподобными телами.
Я, Эрио Берли Хиггинс, подданный Великобритании, проживающий в Имперском доме, Кингсуэй, Лондон,
Уэст-Кантри, настоящим заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к процессам, включающим обменные реакции, то есть реакции, в которых
обменный материал используется для поглощения вещества, а затем, путем обратного процесса,
восстанавливается до своего активного состояния посредством процесса, обычно называемого регенерацией.
Примером такой реакции, к которой имеет особое отношение настоящее изобретение, является умягчение
воды с помощью ионообменных материалов. Такие реакции считаются либо истинными химическими
реакциями, либо реакциями, зависящими от адсорбции, либо обладающими характеристиками и того, и
другого в зависимости от условий проведения процесса. В целом, ионообменный материал, например,
материал для умягчения воды, до настоящего времени использовался на практике в виде фильтрующего
слоя, целостность которого сохранялась в процессе, хотя предлагалось обеспечить восходящий поток
умягчаемой воды и позволить ионообменному материалу для умягчения воды опускаться вниз через него.
Метод использования обменного материала 105 в виде фильтрующего слоя имеет определенные недостатки.
Во-первых, этот процесс не может быть по-настоящему непрерывным, поскольку реакцию размягчения
необходимо остановить через определенный период времени, а также _55 948,414 d, регенерируя жидкость,
свободную от вихревых течений. В случае умягчения воды обменный материал может поддерживаться в
состоянии суспензии за счет восходящего потока жесткой воды, или же он может поддерживаться в состоянии
суспензии во время процесса регенерации за счет восходящего потока регенерирующего раствора, обычно
поваренной соли, или, конечно, обе части процесса могут проводиться, при этом обменный материал
поддерживается в состоянии суспензии за счет восходящего потока соответствующих жидкостей. Время
контакта между обменным материалом и обрабатываемой жидкостью в целом, 80 или регенерирующей
жидкостью, может быть выбрано по желанию путем соответствующего подбора скорости жидкости и длины
сосуда или колонны, в которой происходит реакция.
При желании весь процесс, например, в случае умягчения воды, может быть осуществлен в полном цикле
путем обеспечения последовательного контакта обменного материала с частями умягчаемой воды, а затем с
регенерирующей жидкостью.
Для того чтобы изобретение было ясно понято и легко осуществимо, будут подробно описаны некоторые
примеры процессов 95 в соответствии с изобретением, в частности, применительно к умягчению воды, со
ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, где: 100 Рисунок 1 представляет собой схематический вид
одного из вариантов аппарата, в котором может быть реализовано настоящее изобретение; Рисунок 2
представляет собой аналогичный вид, показывающий несколько модифицированный вариант аппарата; 105
Рисунок 3 представляет собой еще один аналогичный вид, показывающий еще несколько модифицированный
вариант аппарата; Рисунок 4 представляет собой еще один аналогичный вид, показывающий развитие
аппарата, изображенного на Рисунке 2, с помощью которого процесс может быть приближен к полному циклу;
Рисунок 5 представляет собой аналогичный вид, показывающий еще один вариант аппарата, в котором 115
чистое перемещение обмениваемого материала в пространстве направлено вверх; Рисунок 6 представляет
собой аналогичный вид аппарата, в котором более одного варианта изобретения используется на разных
этапах 120 цикла; и Рисунок 7 представляет собой разрез, показывающий деталь.
На рисунках 1–4 изображены аппараты, пригодные для проведения процесса таким образом, чтобы скорость
подъема жидкостного столба была максимально близка к естественной скорости падения обменного
материала.
Прежде всего, обратимся к рисунку 1. Используется сосуд 1, поперечное сечение 130 которого показывает,
что обменный материал должен быть регенерирован, чтобы снова стать полностью активным. Опять же,
частицы обменного материала, мельче определенного размера, не могут быть использованы в фильтре,
поскольку они склонны образовывать осадок, который быстро заполнит промежутки и забьет фильтрующий
слой. Таким образом, по этой причине происходит значительный расход материала, такого как глауконит,
который не может быть использован для умягчения воды из-за мелкой фракции составляющих его частиц.
Опять же, в случае с относительно крупными частицами, находящимися в фильтрующем слое, контакт
настолько значителен, что значительная часть поверхностей частиц, которые могли бы быть активными и
участвовать в реакции, не могут этого сделать, поскольку они не могут соприкоснуться с водой. Признано, что
для повышения эффективности адсорбции важнее увеличить свободную поверхность обмениваемого
материала, чем увеличить время реакции.
Главными целями настоящего изобретения являются обеспечение возможности проведения таких реакций
обмена таким образом, чтобы максимально увеличить свободную активную поверхность обмениваемого
материала, обеспечение возможности использования обмениваемого материала независимо от степени его
мелкодисперсности, а также, насколько это возможно, обеспечение возможности проведения таких реакций в
действительно непрерывных циклах. Изобретение также направлено на максимальное уменьшение размеров
необходимого оборудования по сравнению с аппаратами, требуемыми для известных процессов, и, наконец,
на уменьшение количества обменного материала, необходимого для обработки заданного количества
обрабатываемого материала.
Согласно настоящему предложению, условия реакции созданы таким образом, чтобы обмениваемый
материал поддерживался в состоянии суспензии в обрабатываемой жидкости в течение достаточно
длительного времени для того, чтобы реакция практически завершилась, пока материал и жидкость находятся
в контакте; это достигается путем обеспечения восходящего потока указанной жидкости, участвующей в
реакции, то есть против естественного направления падения обмениваемого материала со скоростью, равной
или превышающей естественную скорость падения обмениваемого материала, так что теоретически
обмениваемый материал остается неподвижным в пространстве, или материал движется вверх в
пространстве со скоростью, равной разности между восходящей скоростью жидкости и естественной
скоростью падения обмениваемого материала. На практике можно достаточно точно приблизиться к первому
условию, хотя фактически невозможно создать поток обрабатываемой жидкости или поток с площадью
248^414, который непрерывно увеличивается снизу вверх; другими словами, сосуд 1 имеет форму усеченного
конуса с вершиной, направленной вниз.
Рассмотрим конкретный пример, в котором основной обменный материал, например глауконит,
предпочтительно стабилизированный, например, обжигом, был отсортирован методом элютриации или иным
способом таким образом, чтобы ни одна из его частиц не поднималась вверх в потоке воды, движущемся со
скоростью 2,5 сантиметра в секунду, и не падала на поверхность в потоке воды, движущемся со скоростью 5
сантиметров в секунду. Это примерно соответствует глаукониту, частицы которого проходят через сито с
размером ячейки 60 меш, но задерживаются ситом с размером ячейки 60 меш. Устройство сконструировано
таким образом, что жесткая вода может поступать по трубе 2, а 10%-ный раствор обычной соли для
регенерации — по трубе 3. Труба 2 имеет запорный клапан 4, а труба 3 — запорный клапан 5, так что подачу
воды в одну или обе трубы можно полностью перекрыть. Скорость потока любого из них вверх через сосуд 1
регулируется регулирующим клапаном 6, и в рассматриваемом примере можно предположить, что клапан 6
настроен таким образом, чтобы вода или солевой раствор могли протекать через аппарат со скоростью 2
галлона в минуту.
В этих условиях диаметр сосуда 1, по его верхнему краю в точке 7, может составлять 3 дюйма, что дает
площадь поперечного сечения, соответствующую линейной скорости на площади 2,5 сантиметра в секунду
при указанной выше скорости потока жидкостей. Диаметр сосуда 1 в его нижнем конце, в точке 8, может
составлять 27/16 дюймов, что, согласно расчетам, обеспечивает площадь поперечного сечения,
соответствующую линейной скорости 5 сантиметров в секунду при скорости потока указанных выше
жидкостей. Высота сосуда 1 между точками 7 и 8 может составлять 6 футов, и сосуд снабжен
расширительным элементом 9 на своем верхнем конце, высота которого от точки 7 до верхнего края может
составлять 8 дюймов, а эффективный диаметр — 12 дюймов. Расширительный трубопровод 9 снабжен
выходной трубой 10.
В данном аппарате может быть выполнен следующий цикл операций. Клапан 4 закрывается, а клапан 5
открывается, например, на 30 секунд, за это время в систему поступает достаточное количество соли для
регенерации материала, после чего вода сначала поступает в канализацию путем открытия клапана 4 и
закрытия клапана 5, скажем, на 3 минуты. Это служит для вымывания рассола из глауконита в сосуде 1 (65).
Последний может содержать приблизительно 8 килограммов основного обменного материала. Через 3
минуты вода свободно перетекает в накопительный резервуар, и обнаруживается, что ионообменная
жидкость способна смягчать воду при указанной выше высокой скорости потока 70, что соответствует
среднему расходу в 135 метров в час. Такое устройство, например, при использовании жесткой воды с
содержанием извести 13 частей на 100 000 галлонов, позволит получить от 28 до 30 75 галлонов мягкой воды
до необходимости регенерации, то есть примерно за 15 минут.
Если использовать более крупнозернистый ионообменный материал, например, такой, что ни одна его
частица не будет подниматься вверх в потоке воды, движущемся вверх со скоростью 5 сантиметров в секунду,
и ни одна частица не будет падать на поверхность потока воды, текущего вверх со скоростью 10 сантиметров
в секунду, то единственное необходимое изменение в описанном выше аппарате будет заключаться в
изменении диаметров в точках 7 и 8 на 33,11 дюйма и 2 дюйма соответственно. Такой аппарат 90 будет
работать так же, как и прежде, за исключением того, что скорость умягчения воды будет эквивалентна
среднему метрическому расходу в 270 метров в час, а подача умягченной воды займет приблизительно 8
минут, при этом подача воды к нему будет соответственно увеличена до 31 галлона в минуту.
Аппарат может использоваться в открытом или под давлением состоянии, но, разумеется, в последнем
случае необходимо подавать солевой раствор и промывать ионообменную массу, когда аппарат не
подключен к системе подачи воды под давлением. На чертежах не показаны схемы выполнения
соответствующих соединений для этой цели, поскольку они очевидны и, конечно же, не являются частью
настоящего изобретения.
Разумеется, необязательно, чтобы диаметр, указанный в точке 7, фактически находился в верхней части, при
условии, что диаметр в точке 7 не меньше, чем тот, который указан для конкретных условий. Если диаметр в
верхней части больше, это просто означает, что базовый циркулирующий материал 115 во время работы не
поднимется до самого верха сосуда 1.
Кроме того, очевидно, что при увеличении конусности конического сосуда 1 можно использовать
ионообменную массу, обладающую большим разнообразием размеров зерен 120 и их естественной
скоростью падения. Подобный пример показан на рисунке 2, где, помимо этого, использованы те же
порядковые номера, что и на рисунке 1. Необходимо лишь, чтобы подача жидкости осуществлялась с такой
скоростью, чтобы в какой-то точке 8 скорость была больше той, при которой крупнейшая частица базового
обмена 130 248;414 через клапан 6b, ресивер 15, клапан 17 будет размягчена в сосуде 1, и размягченная вода
будет вытекать через трубу 10. Скорость потока воды подбирается таким образом, чтобы во время реакции
уровень основного обменного вещества 70 оставался выше горловины 8.
Когда материал заканчивается, клапан 6b закрывается, и материал немедленно попадает в приемник 15.
Затем клапан 17 закрывается, а клапаны 6a, 75 и 16 открываются, после чего в контейнер 1 поступает еще
одна порция основного обменного материала, ранее находившегося в приемнике 14, и процесс размягчения
возобновляется. Тем временем солевой раствор подается через отверстие 21, через отверстие 80 происходит
регенерация материала в приемнике 15, и он вытекает через отверстие 19. Затем клапан 21 закрывается, и
вода подается через клапан 6b для промывки рассола в материале для обмена щелочи в сосуде 15, 85, а
Соседние файлы в папке патенты