Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11280
.pdf
Согласно настоящему изобретению, шасси самолета сконструировано и расположено на самолете таким
образом, что во время полета шасси может быть поднято в положение, в котором оно полностью или почти
полностью находится внутри самолета и, таким образом, оказывает незначительное или нулевое
сопротивление воздуха скорости самолета; конструкция также такова, что шасси может быть легко
возвращено в рабочее положение до посадки самолета. Перемещение шасси в рабочее или нерабочее
положение может осуществляться либо автоматически, либо под контролем пилота, предпочтительно
последним.
Каждое из посадочных колес может крепиться к блоку, который шарнирно соединен с самолетом и
расположен таким образом, что блок и посадочные колеса могут поворачиваться вверх вокруг шарнира и
размещаться в углублении, образованном в самолете, при этом предпочтительно предусмотрены средства
для фиксации блока в положении, в котором шасси и посадочные колеса находятся в рабочем и нерабочем
положениях.
В одной из конструкций, в которой каждый винт с пружинным механизмом крепится к независимому элементу,
два элемента закреплены на поворотном механизме, который соединен с рычагом управления,
расположенным в кабине самолета. Каждый элемент имеет треугольную форму в боковой проекции и
шарнирно соединен со своим передним концом движением указанного рычага. Передний конец каждого
элемента снабжен одним или несколькими подпружиненными элементами, предназначенными для
соединения и разъединения взаимодействующих элементов, расположенных в фиксированном положении на
самолете. Указанные подпружиненные элементы могут быть сконструированы таким образом, чтобы
разъединять свои взаимодействующие элементы под управлением пилота.
Также могут быть предусмотрены средства для закрытия открытого конца углубления, в котором размещается
каждая единица шасси при ее уборке. Такие средства могут иметь различные формы, например, обтекатель,
расположенный на самой единице шасси или на самолете. Независимо от того, расположен ли обтекатель на
самолете или на единице шасси, он может иметь форму двух закрылков, которые могут быть...
Они переводились в закрытое или открытое положение либо автоматически, например, с помощью пружин,
либо под действием средств, управляемых пилотом.
В одном из конструктивных вариантов изобретения каждое из посадочных колес крепится к блоку, состоящему
из двух треугольных рам, каждая из которых образована тремя трубчатыми элементами. Нижние концы
переднего и заднего элементов соединены пластиной, к которой также прикреплены две пары параллельных
труб, которые служат направляющими для скользящего блока. Ось посадочного колеса расположена в двух
блоках, и каждое из последних удерживается в своем движении вверх с помощью амортизатора, который
может, например, включать в себя несколько резиновых блоков 85, расположенных между указанными
направляющими. Верхние концы двух передних элементов каждой конструкции, несущей посадочное колесо,
закреплены на торсионной трубе, которая проходит поперечно по крылу самолета. Торсионная труба
поворотно расположена на каждом из своих концов в двух кронштейнах, закрепленных на переднем
лонжероне крыла, причем конструкция такова, что две трубы могут поворачиваться вверх и вниз к задней
части крыла и от нее. - победы достигается поворотом трубки крутящего момента.
Верхние концы задних элементов каждой из рам каждой секции закреплены на трубе, в которой скользяще
расположены два штифта, которые выталкиваются наружу с помощью зажима, расположенного между ними.
Выдвижение указанных штифтов за пределы заданного предела предотвращается с помощью шпилек,
выступающих из штифтов и предназначенных для зацепления с пазами, образованными в трубе. В рабочем
положении шасси внешние концы указанных штифтов входят в зацепление с отверстиями, предусмотренными
в пластинах, установленных на крыльевой конструкции. В нерабочем, или убранном, положении шасси
указанные штифты входят в зацепление с отверстиями, предусмотренными в пластинах, закрепленных на
верхней задней части переднего лонжерона крыла, при этом две колесные секции шасси размещаются в
углублении, образованном в крыле между передним и задним лонжеронами последнего. Передние и задние
трубчатые элементы каждой из секций соединены между собой трубками.
Для того чтобы поворачивать шасси в целом в рабочее и нерабочее положения, один конец рычага закреплен
на указанной торсионной трубе, а другой конец соединен с одним концом стержня, который соединен с
рабочим рычагом, расположенным в кабине самолета и несущим спусковой крючок или подобное устройство,
предназначенное для извлечения вышеупомянутых стопорных штифтов с помощью проволоки Боудена или
другого механизма.
В убранном положении шасси из углубления в крыле выступает лишь часть каждого из колес. При желании
открытый конец каждого углубления может быть закрыт с помощью обтекателя, предусмотренного на
передних частях соответствующего шасси.
Таким образом, при сбросе шасси для посадки самолета каждый обтекатель может действовать как
воздушный тормоз и, следовательно, снижать посадочную скорость. С другой стороны, каждый из
обтекателей может быть выполнен в виде двух закрылков: один шарнирно соединен с передней трубчатой
деталью с одной стороны колеса шасси, а другой — с другой трубчатой деталью, причем внутренние кромки
двух закрылков расположены таким образом, чтобы соприкасаться при закрытии закрылков. Закрылки могут
открываться и закрываться либо под действием управляющего воздействия, либо с помощью пружин,
позволяя им открываться при любом заданном давлении воздуха.
Вместо того чтобы устанавливать закрылки на двух колесах шасси, их можно было бы шарнирно закрепить на
межлонжеронных шпангоутах конструкции крыла. Таким образом, при уборке шасси каждая пара закрылков
закрывала бы соответствующее углубление в крыле. Их можно было бы устанавливать так, чтобы они
поворачивались вверх или вниз под контролем пилота или автоматически непосредственно перед опусканием
шасси, и если бы они были установлены так, чтобы поворачиваться вниз, их можно было бы оставлять в этом
положении (поскольку они создают небольшое сопротивление воздуха) до тех пор, пока шасси снова не будут
подняты в свои углубления.
При желании можно предусмотреть пружинные механизмы для поворота или помощи в повороте шасси в их
нерабочее или убранное положение.
Следует понимать, что данное изобретение применимо к монопланам или многопланам.
Дата: 28 декабря 1932 г. Для заявителей: Стэнли, Попплвелл и Фрэнсис, дипломированные патентные
поверенные, Джессел Чемберс, 88/90, Чансери Лейн, Лондон, W C 2.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся шасси самолетов.
Мы, компания THE COMP Ei AIRCRAFT COMPANY LIMITED, должным образом зарегистрированная в
соответствии с законодательством Великобритании, и лейтенант авиации Н. Ик Хо Л. Ик К. М. П. Ик,
подданный Великобритании, оба проживающие в аэропорту Илестон, Х. Айонслоу, графство Мидлсекс,
настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к шасси самолетов, его целью является создание усовершенствованного
шасси, сконструированного и устроенного таким образом, чтобы во время полета оно могло быть поднято в
направлении, близком к продольному, в положение, в котором оно полностью или почти полностью находится
внутри фюзеляжа или крыла самолета и оказывает незначительное или нулевое сопротивление движению
вперед, при этом конструкция также такова, что шасси может быть легко возвращено в нормальное
положение до посадки самолета. Перемещение шасси между убранным и нормальным положениями может
осуществляться либо с помощью соответствующих силовых средств, либо вручную пилотом,
предпочтительно последним.
В авиастроении общепринятой практикой является установка каждого колеса на так называемой раме,
которая представляет собой раму, включающую элементы, сочлененные друг с другом в более или менее
продольном направлении и закрепленные на фюзеляже или крыле самолета в удаленных точках, если
смотреть сбоку. Настоящее изобретение воплощает в себе подобную конструкцию.
Обычно пространственная рама имеет такую форму, в которой колесо фактически крепится на конце
амортизирующей стойки, которая, в свою очередь, опирается на наклонную стойку 1O, прикрепленную к ней;
при этом и стойка, и стойку крепятся к фюзеляжу или крылу самолета в удаленных точках на линии, более или
менее параллельной линии полета.
Как видно, данная компоновка I 5 образует треугольную пространственную каркасную конструкцию, однако
следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается случаями, когда используется именно эта
конкретная форма.
Уже предлагались убирающиеся шасси для самолетов, в которых стойка шасси пространственной каркасной
конструкции шарнирно закреплена на фюзеляже или крыле, а положение этой стойки контролируется
складной или скользящей стойкой. Кроме того, для гидросамолета было предложено оснастить каждый
поплавок убирающимся колесом, установленным на жесткой треугольной раме, шарнирно закрепленной
внутри поплавка и упруго соединенной с жестким рычагом, также шарнирно закрепленным в поплавке, причем
этот рычаг может быть зафиксирован в нижнем положении и поднят для перемещения колеса в сторону по
мере необходимости.
В отличие от этих конструкций и в соответствии с настоящим изобретением, мы предлагаем летательный
аппарат с шасси, описанным выше, в котором каждое колесо удерживается пространственной рамой, все
элементы которой соединены в жестком угловом отношении, причем эта рама шарнирно прикреплена к
фюзеляжу или крылу летательного аппарата и приспособлена для поворота вверх и вниз как единое целое в
основном в продольном направлении, при этом предусмотрены средства для фиксации шасси в его
нормальном и убранном положениях. В последнем случае средства фиксации предпочтительно имеют форму
надежных фиксаторов, предназначенных для надежного зацепления с указанным шасси. Рама, несущая
колесо, обычно имеет треугольную форму в боковой проекции, при этом колесо крепится амортизирующими
средствами известной конструкции к нижней вершине треугольника; Таким образом, в одном из вариантов
осуществления изобретения каждое из посадочных колес может удерживаться телескопической опорой,
образующей одну сторону жесткой треугольной конструкции, которая крепится к самолету и расположена
таким образом, что конструкция и посадочные колеса могут поворачиваться вверх на несколько оборотов и
размещаться в углублении, образованном в самолете, при этом конструкции фиксируются болтами или
аналогичными устройствами в положении, в котором шасси и посадочные колеса находятся в своем
нормальном и убранном положениях.
Предпочтительно, чтобы конструкция была такой, что колеса частично выступали из своих углублений в
поднятом состоянии, так что при необходимости их можно использовать для аварийной посадки.
В одной из конструкций, в которой каждое посадочное колесо удерживается независимым 75-дюймовым
блоком, два блока закреплены на поворотном элементе, который соединен с рычагом управления,
расположенным в кабине самолета. Каждый блок имеет треугольную форму в боковом проекции, его
основание опирается на нижнюю часть самолета и шарнирно соединено со своим передним концом
движением указанного рычага, при этом задний конец каждого блока снабжен одним или несколькими
подпружиненными элементами, предназначенными для зацепления и расцепления взаимодействующих
элементов, расположенных в фиксированном положении на самолете. Указанные подпружиненные элементы
могут быть расположены таким образом, чтобы расцеплять свои взаимодействующие элементы под
управлением пилота.
Также могут быть предусмотрены средства для закрытия открытого конца углубления, в котором размещается
каждое шасси при его уборке. Такие средства могут иметь различные формы, например, обтекатель,
расположенный на самом шасси или на самолете. Независимо от того, расположен ли обтекатель на
самолете или на шасси, он может представлять собой две заслонки, которые могут поворачиваться в
закрытое или открытое положение либо автоматически, например, с помощью пружин, либо с помощью
средств, управляемых пилотом.
Для более ясного понимания изобретения, далее обратимся к прилагаемым чертежам, на которых:
На фиг. 1 и 2 представлены, соответственно, боковой и передний вид, демонстрирующие общее
расположение шасси 110 и рабочего механизма, выполненных в соответствии с изобретением.
На фиг. 3, 4 и 5 представлены, соответственно, боковой вид, передний вид и план одного из блоков шасси, на
которых подробно показаны используемые средства фиксации.
Обращаясь к чертежам, каждое из посадочных колес 1 установлено на блоке, состоящем из двух треугольных
пространственных рам, каждая из которых образована амортизирующей передней стойкой 2120, жестко
соединенной с верхними и задними трубчатыми элементами 3, 4, а также поперечными распорками 5, 9 и
диагональными распорками 91, образуя жесткую недеформируемую раму. Ось посадочного колеса 1
расположена между нижними концами стоек 2, и каждая из этих стоек имеет телескопическое удлинение,
которое удерживается в своем движении вверх с помощью амортизатора известной конструкции (SC 412,593).
Поперечная распорка 5 между верхними концами двух передних стоек 2 каждого блока телескопически
выдвигается и крепится к торсионной трубе 6, которая проходит поперечно самолета через крыло к его
центру. Каждая торсионная труба 6 поворотно расположена на своем внешнем конце в двух подшипниковых
кронштейнах 7, закрепленных на переднем лонжероне крыла 8, и аналогично O установлен на своем
внутреннем конце, конструкция такова, что каждый из блоков E 5 может быть повернут вверх и (в сторону) к
задней кромке лопасти путем поворота торсионной трубы.
H 5 В поперечной распорке 9, с помощью которой верхние концы реальных элементов 4 каждой из рам
каждого блока жестко разделены, расположены два фиксирующих болта или штифта 10, которые скользят
наружу под действием пружины 11, расположенной между ними (см. рис. 3-5).
Внешнее перемещение указанных штифтов за пределы заданного предела предотвращается с помощью
выступающих из них шпилек 1225, расположенных в наклонных пазах 13 трубки 9 и свободно установленных
на ней втулки 14. В нормальном положении шасси наружные концы указанных болтов 10 под действием
пружины 11 входят в зацепление с отверстиями, предусмотренными в фитингах 13, установленных на
конструкции шасси. В убранном положении шасси указанные болты 10 входят в отверстия 16 в пластинах 17,
закрепленных на верхней задней части переднего лонжерона крыла 8, при этом два колесных узла шасси
размещаются в углублении, образованном в крыле 4 между передним и задним лонжеронами последнего.
Для убирания болтов 10 достаточно повернуть втулку 14, что может быть осуществлено любым удобным
способом. средства, такие как соединение Боудена (не показано), воздействующие на рычаг 14 x.
Для того чтобы перевести любое из двух шасси в нормальное и убранное положения, рычаг 18 закреплен
одним концом к каждой из указанных торсионных трубок 6, а другие концы этих рычагов соединены с концами
тяг 19, каждая из которых соединена с соответствующим из рабочих рычагов 20, расположенных в кабине
самолета. Каждый из рычагов 20 несет рычаг 21, или пластинчатый, который управляет тросом Боудена,
приводящим в действие для извлечения вышеупомянутых стопорных штифтов.
Вместо использования двух независимых ходовых частей, как описано выше, следует понимать, что
конструкцию можно легко модифицировать таким образом, чтобы обе части работали как единое целое,
установив их на общую торсионную трубу.
В убранном положении шасси часть каждого из колес выступает из углубления в крыле, и, поскольку их
опорные элементы жестко зафиксированы, их можно использовать в этом положении для аварийных посадок,
например, на неровную поверхность, что привело бы к опрокидыванию самолета при попытке посадки с шасси
в нормальном положении. При желании открытый конец каждого углубления может быть закрыт с помощью
тросов, предусмотренных на передних элементах соответствующего шасси.
В этом случае, при посадке самолета, каждый обтекатель может действовать как воздушный тормоз и
снижать посадочную скорость. С другой стороны, каждый из обтекателей может быть выполнен в виде двух
закрылков, один из которых шарнирно соединен с передней трубчатой деталью с одной стороны колеса, а
другой — с другой трубчатой деталью, причем внутренний край обоих закрылков расположен таким образом,
чтобы соприкасаться при закрытии закрылков. Закрылки могут открываться и закрываться либо с помощью
управляющего воздействия, либо с помощью пружин, чтобы открываться при любом заданном давлении
воздуха.
Вместо того чтобы устанавливать закрылки на двух шасси, их можно было бы шарнирно закрепить на
межлонжеронных рамах конструкции крыла. Таким образом, при уборке шасси каждая пара закрылков
закрывала бы соответствующее углубление в крыле. Их можно было бы устанавливать так, чтобы они
поворачивались вверх или вниз, или скользили вбок под контролем или автоматически непосредственно
перед тем, как шасси будут убраны, и если бы их можно было установить так, чтобы они двигались вниз, их
можно было бы оставить в этом положении (поскольку они создают небольшое сопротивление воздуха) до тех
пор, пока шасси не будут снова подняты в свои углубления. При желании можно было бы предусмотреть
пружинные механизмы для поворота или помощи при подъеме шасси в убранное положение.
Для предотвращения возможности непреднамеренной посадки пилота с убранным шасси, может быть
предусмотрена сигнальная лампа, которая может быть встроена в цепь, предназначенную для включения и
замыкания контактами, связанными с движущимися частями шасси или его рабочим механизмом, и, при
необходимости, контактами, связанными с рычагом управления дроссельной заслонкой. При этом схема
должна обеспечивать загорание сигнальной лампы (то есть замыкание цепи) всякий раз, когда дроссельная
заслонка выключается при убранном шасси.
Следует понимать, что изобретение i 30.
8 Шасси, как заявлено в любом случае
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_412594.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=412594&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB412594A
[]
Полная спецификация. Усовершенствования в процессах и оборудовании фракционной дистилляции.
(Сообщение от компании BAKELITE Con POTATION, корпорации, организованной и действующей в
соответствии с законами штата Делавэр, Соединенных Штатов Америки, по адресу: Парк-авеню, 247, город,
округ и штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки).
Мы, компания BAKELITE LIMITED, британская компания, расположенная по адресу: Виктория-стрит, 68,
Лондон, юго-запад 1, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение состоит в
усовершенствовании непрерывного процесса фракционной дистилляции и аппарата для его использования,
причем аппарат включает дефлегматор, применяемый в верхней части фракционирующей колонны.
В настоящее время общепризнано, что дефлегматор или рефлюксный конденсатор, расположенный в
верхней части фракционирующей колонны, имеет первостепенное значение для процесса фракционной
дистилляции, поскольку качество или характер дистиллята можно регулировать с помощью рефлюксной
жидкости, которая конденсируется в дефлегмататоре и возвращается через колонну.
Отношение массы возвращаемого рефлюкса к массе паров, образующихся в перегонном аппарате,
называется коэффициентом рефлюкса. Если это соотношение слишком низкое, ректификация будет
неполной, и дистиллят будет содержать нежелательные количества высококипящих компонентов. С другой
стороны, если соотношение слишком низкое, выход дистиллята низкий, себестоимость производства
увеличивается из-за дополнительного тепла, необходимого для повторного испарения избыточного
конденсата, и приводит к увеличению перепада давления между корпусом перегонного куба и верхней частью
колонны, что влечет за собой другие нежелательные последствия. Следовательно, существует оптимальное
соотношение, при котором достигаются наилучшие желаемые результаты.
Действие такого дефлегматора и его важность становятся более очевидными в связи с колоннами
заполненного типа в отличие от колонн пластинчатого типа.
Однако заполненные колонны, работающие в аппарате непрерывного перегонного цикла, создают
дополнительные проблемы, связанные с поддержанием максимально постоянного коэффициента рефлюкса
независимо от изменений нагрева, приложенного вакуума или состава пара, приводящих к изменению
температуры в верхней части колонны. Эти изменения требуют соответствующих изменений в количестве
рефлюксной жидкости для поддержания постоянного соотношения и, следовательно, качества дистиллята.
Ранее было предложено регулировать температуру дистилляционной колонны, снабженной дефлегматором,
путем циркуляции охлаждающей жидкости через дефлегматор и вспомогательный охладитель, при этом
скорость потока охлаждающей жидкости регулируется автоматически температурой паров, выходящих из
колонны.
Одной из целей настоящего изобретения является обеспечение возможности внесения существенных
изменений в температуру дефлегматора или в количество теплопередачи, происходящей в дефлегмататоре,
а также обеспечение возможности точного определения и регулировки температуры и скорости потока
охлаждающей жидкости в дефлегмататоре. Еще одной целью является обеспечение возможности
автоматической циркуляции охлаждающей жидкости в дефлегмататоре с желаемой скоростью, т.е. с
помощью термосифона, или, альтернативно или дополнительно, механическими средствами, для
поддержания желаемого коэффициента циркуляции независимо от нормальных колебаний рабочих условий.
Таким образом, настоящее изобретение включает непрерывный процесс фракционной дистилляции, в
котором пары, выходящие из фракционирующей колонны, подаются в дефлегматор, охлаждающая жидкость
которого находится в непрерывном контуре, а ее температура регулируется путем прохождения через
внешний теплообменник, заключающийся в регулировании работы внешнего теплообменника таким образом,
чтобы охлаждающая жидкость поступала в дефлегматор при температуре, близкой к температуре паров;
выходе из фракционирующей колонны и регулировании потока охлаждающей жидкости через дефлегматор
таким образом, чтобы она отводила от выходящих паров количество тепла, едва достаточное для
конденсации фракции, которую необходимо вернуть в фракционирующую колонну, чтобы возвращаемая
фракция имела температуру, приблизительно равную температуре выходящих паров, а коэффициент
рефлюкса оставался практически постоянным в течение процесса, при этом любые временные изменения
существующих условий компенсировались автоматическими изменениями термосифонного потока
циркулирующей жидкости.
Желательно, чтобы температура и расход охлаждающей среды регулировались таким образом, чтобы среда
отводила от паров необходимое количество тепла для поддержания практически постоянного соотношения
между рефлюксной жидкостью и парами.
Усовершенствованное устройство согласно изобретению включает в себя дефлегматор для установки в
верхней части фракционирующей колонны и циркуляционную систему, включающую второй теплообменник,
через который циркулирует охлаждающая жидкость для дефлегматора. В предпочтительном варианте
исполнения уровень теплообменника относительно дефлегматора может регулироваться, соединительные
трубы снабжены соответствующими гибкими герметичными соединениями, а пропускная способность
дефлегматора по охлаждающей жидкости значительно меньше, чем у трубопроводов и теплообменника.
Охлаждающей жидкостью, проходящей через дефлегматор, обычно является масло, а жидкостью,
проходящей через второй теплообменник, обычно является вода. Термометры и регулирующие клапаны
установлены в удобных местах для регулирования потока двух охлаждающих жидкостей.
При проведении процесса рассчитывается точное количество тепла, которое необходимо отвести от паров
для конденсации той фракции паров, которую необходимо вернуть в фракционирующую колонну, не охлаждая
ее ниже температуры паров.
Поток воды и скорость циркуляции охлаждающего масла регулируются таким образом, чтобы температура
масла в точке его поступления в дефлегмататор поддерживалась постоянной и чтобы масло отводило от
паров ровно необходимое количество тепла. В результате сконденсированная жидкость не охлаждается ниже
температуры паров и возвращается в фракционирующую колонну или остается при температуре, близкой к
этой.
Циркуляционная система компенсирует любые колебания теплосодержания паров, которые могут возникать,
например, из-за увеличения нагрева перегонного куба или добавления свежего материала для перегонки.
Таким образом, если температура или количество паров внутри дефлегматора увеличивается, температура
пропорционально повышается, что приводит к пропорциональному увеличению циркуляции масла, так что
количество тепла, отводимого маслом, автоматически изменяется в точном соответствии с изменившимися
условиями. Кроме того, при желании поток воды можно регулировать с помощью термостатического
устройства. Если колебания температуры выходят за широкие пределы, обнаруживается, что циркулирующее
масло не полностью компенсирует изменившиеся условия. Однако изменение коэффициента рефлюкса в
мельнице должно быть постепенным, и, как более подробно описано ниже, аппарат можно легко
отрегулировать в соответствии с требованиями изменившихся условий.
Таким образом, изобретение обеспечивает процесс фракционной дистилляции с максимальной
эффективностью.
Извлечение минимального необходимого количества тепла, как видно, позволяет добиться экономии тепла,
подаваемого в перегонный аппарат.
Кроме того, путем возврата сконденсированной рефлюксной жидкости при температуре, практически
совпадающей с температурой паров, выходящих из фракционирующей колонны, пары в колонне
промываются, а состав дистиллята остается неизменным.
В случае, когда обеспечивается относительно большой объем охлаждения, система охлаждения
дефлегматора действует как «маховик» для дистилляционного аппарата, компенсируя временные колебания
рабочих условий дистилляционного аппарата. В результате дефлегматор всегда готов поглотить или отдать
количество тепла, необходимое для поддержания желаемого уровня рефлюкса. Кроме того, если
поддерживать относительно постоянную температуру большого объема охлаждающего масла в точке его
поступления в дефлегмататор, то рефлюксная жидкость не понижает температуру верхней части колонны и,
следовательно, не поглощает тепло без необходимости.
На прилагаемом чертеже это показано схематично и частично в разрезе.
Устройство для реализации изобретения в применении к перегонному аппарату или ректификационной
колонне.
Изобретение может быть применено к любой подходящей форме перегонного куба или ректификационной
колонны 2, которая может быть снабжена термометром 4, с помощью которого можно определить
температуру паров в верхней части перегонного куба или колонны.
В устройстве, показанном на чертеже, дефлегматор 6 снабжен трубками 8, через которые пары из
перегонного аппарата проходят вверх из нижнего собирающего пространства 10 в верхнее собирающее
пространство 12.
Пространство 14, окружающее трубки, заполнено охлаждающей жидкостью, например маслом, которое
находится в состоянии теплообмена с парами в трубках 8.
Одна или несколько труб 16, по которым проходит охлаждающая жидкость, соединяют верхнюю часть
дефлегматора 6 с верхней частью или верхним сборным пространством 18 теплообменника или
охлаждающего резервуара 19. Во втором теплообменнике или охлаждающем резервуаре охлаждающее
масло проходит через трубки 20, где оно находится в процессе теплообмена с охлаждающей средой, такой
как вода, которая содержится в окружающем пространстве 22. После охлаждения в охлаждающем резервуаре
19 масло оседает в нижнем сборном пространстве 24, откуда оно может вернуться по трубе 26 на дно
дефлегматора 6.
Термометры 28 и 30 показывают температуру масла при его поступлении и выходе из охлаждающего
резервуара 19. Охлаждающая вода в пространстве 22 предпочтительно поступает в охлаждающий резервуар
19 через трубу 32 и выходит по трубе 34, при этом ее поток регулируется расходомером 36, который также
показывает количество использованной охлаждающей воды. Температура поступающей и выходящей
охлаждающей воды отображается термометрами 38 и 40, на основании которых, в сочетании с количеством
воды, отображаемым расходомером Боу 36, можно точно определить количество калорий, извлекаемых из
пара в дефлегматоре, и таким образом точно рассчитать количество рефлюксной жидкости из дефлегматора
6, стекающей вниз по колонне 2.
Предпочтительно, чтобы колонна или перегонный куб были тщательно изолированы теплоизоляцией 41, так
чтобы все рефлюксные жидкости образовывались в дефлегмататоре 6 и начинали стекать вниз по колонне
сверху, обеспечивая тем самым полное вымывание паров рефлюксной жидкостью. При желании термометр
30 может также использоваться в качестве термостата, который может быть подключен к расходомеру и
клапану 36. Таким образом, количество охлаждающей воды, проходящей через резервуар 19, может
регулироваться таким образом, чтобы охлаждающее масло, поступающее из теплоотвода 19 в деплегатор 6,
поддерживалось при постоянной температуре.
В системе могут использоваться различные жидкости для достижения различных охлаждающих эффектов.
Для охлаждения дефлегматора при ректификации смесей с высокой температурой кипения наиболее
подходят минеральные масла или ароматические углеводороды с различными температурами кипения,
однако при желании для смесей с более низкой температурой кипения могут использоваться различные
спирты, вода или другие охлаждающие жидкости. Выбор охлаждающей жидкости определяется
температурой, которую необходимо поддерживать в дефлегматоре. В качестве охлаждающей жидкости
предпочтительно использовать жидкость, температура кипения которой значительно выше температуры,
поддерживаемой в дефлегматоре.
Температуру и охлаждающий эффект дефлегматора также можно регулировать вспомогательными
средствами. Одним из таких способов регулирования температуры является управление клапаном 42,
расположенным в одной или нескольких трубах, соединяющих два теплообменника. Частичное или полное
закрытие клапана 42 может несколько снизить циркуляцию охлаждающей жидкости.
Кроме того, при желании насос 44 может быть установлен в обводном трубопроводе 46, чтобы поддерживать
некоторую принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости. Предпочтительно, чтобы насос был
центробежного или импеллерного типа, играющего лишь вспомогательную роль в необходимой циркуляции
масла, при этом циркуляция увеличивается или уменьшается в результате термосифонного эффекта. Таким
образом, насос может обладать достаточной мощностью только для преодоления трения циркулирующего
масла, а скорость циркуляции может зависеть от термосифонного эффекта. Насос 44 может также работать
таким образом, что он не обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в достаточном объеме для
достижения полного охлаждающего эффекта, а лишь частичное охлаждение; полный охлаждающий эффект
дефлегматора достигается за счет термосифонной циркуляции охлаждающей жидкости, проходящей через
другие циркулирующие трубы охлаждающей жидкости.
Циркуляцию охлаждающей жидкости можно дополнительно регулировать, изменяя положение охлаждающего
резервуара 19 относительно положения дефлегматора 6.
Чем больше разница высот между дефлегматором и резервуаром, тем выше будет скорость циркуляции
охлаждающей жидкости при той же разнице температур охлаждающей жидкости на выходных отверстиях
дефлегматора и резервуара. Для регулирования циркуляции охлаждающей жидкости таким образом
резервуар может быть подвешен с помощью троса или цепи 48 к рычагу или другой подходящей опоре, так
что его можно поднимать или опускать, чтобы он занимал положение на значительном расстоянии выше или
ниже дефлегматора 6 или практически на том же уровне, что и дефлегматор. Для обеспечения перемещения
резервуара 19 относительно дефлегматора 6 трубы 16 и 26 снабжены удобными вращающимися, но
герметичными соединениями 52. Легко понять, что чем выше резервуар 19 поднят над уровнем жидкости 6,
тем выше будет скорость циркуляции охлаждающей жидкости и, следовательно, чувствительность аппарата.
Охлаждающий эффект дефлегматора также может изменяться с целью изменения коэффициента рефлюкса,
то есть при изменении ректифицируемых жидкостей или состава дистиллята и т. д., путем изменения
эффективной площади поверхности теплообмена в дефлегматоре 6. Для этой цели к дефлегмататору 6
может быть подсоединена одна или несколько вспомогательных циркуляционных труб 54, или же они могут
быть соединены между трубами 16 и 26; закрывая клапан 56 и открывая клапан 58, охлаждающая жидкость
может циркулировать только через часть дефлегматора 6, тем самым уменьшая охлаждающий эффект
дефлегматора и, следовательно, уменьшая количество образующейся обратной жидкости.
Несконденсированные пары из перегонного аппарата проходят из дефлегматора 6 по трубе 60 в
конденсационный змеевик 62, где они конденсируются в жидкость обычным способом. Термометр 64,
расположенный в трубе 60, показывает температуру паров, выходящих из дефлегматора. Конденсат может
отводиться от конденсационного змеевика 62 по трубе 66 в приемник 63, который при желании может быть
соединен с вакуумным насосом 70, так что весь процесс может осуществляться при пониженном давлении.
Дефлегматор или теплообменник 6 может иметь любую подходящую форму, но предпочтительно
изготавливается стандартных размеров для установки на верхней части перегонных аппаратов или колонн
стандартного размера.
Для установки дефлегматора на перегонный куб или колонну достаточно лишь поднять купол 72 колонны,
поместить дефлегматор на вершину колонны, а затем установить купол на дефлегматор. Дефлегматор может
быть изготовлен из любого подходящего материала, который не удерживается парами из перегонного
аппарата и который обеспечивает свободный теплообмен между парами и охлаждающей жидкостью.
Описанное здесь теплообменное устройство особенно желательно для использования в перегонных
аппаратах, где возможны колебания температуры паров в результате, например, нерегулярного нагрева или
нагрева, или добавления свежих жидкостей для перегонки.
После непродолжительной работы перегонного аппарата охлаждающая жидкость в дефлегматоре 6
полностью нагревается. Затем циркуляцию охлаждающей жидкости можно регулировать любым из описанных
выше способов для поддержания желаемой пропорции рефлюксной жидкости. При регулировании
дефлегматор 6 конденсирует рефлюксные жидкости приблизительно при той же температуре, что и пар,
поступающий в дефлегматор. В случае изменения температуры или количества пара по любой причине,
конденсационный эффект дефлегматора изменяется соответствующим образом, чтобы поддерживать
коэффициент рефлюкса. Кроме того, количество воды или другого охлаждающего вещества, протекающего по
трубе 52 в теплообменник или резервуар 19, может регулироваться таким образом, чтобы температура
жидкости, протекающей по трубам 26 из охлаждающего резервуара 19 к основанию дефлегматора 6,
поддерживалась на заданном уровне, и, соответственно, при увеличении теплоемкости паров в
дефлегмататоре увеличивается циркуляция охлаждающего масла, что приводит к соответствующему
увеличению количества рефлюксной жидкости.
Хорошая ректификация и чистота продукта могут быть достигнуты при низком коэффициенте рефлюкса,
поскольку, помимо эффекта регулирования рефлюксной жидкости, пар в дефлегмататоре 6 охлаждается
только до точки, при которой отводится скрытая теплота количества пара, необходимого для получения
требуемого количества рефлюксной жидкости, что позволяет избежать охлаждения жидкости ниже
температуры конденсации, и очевидно, что, не охлаждая жидкость ниже этой температуры, достигается
экономия тепла. Низкий коэффициент рефлюкса, кроме того, означает меньшее падение давления между
корпусом перегонного куба и верхней частью колонны, поскольку пару приходится преодолевать меньшее
количество жидкости. Это, в свою очередь, означает, что требуется более низкая температура перегонного
куба с меньшим излучением и меньшей вероятностью крекинга продуктов в перегонном кубе, а также
требуется меньше энергии для вакуумного насоса, если перегонка проводится при пониженном давлении.
Действие дефлегматора очень важно при его использовании в сочетании с заполненной ректификационной
колонной. Такая колонна, заполненная кольцами (Рашиг, Прим, Лессинг и др.), расположенными в
произвольном порядке, дает очень хорошие результаты при вакуумной ректификации продуктов с высокими
температурами кипения. Однако в этом случае возникает проблема поддержания коэффициента ребуса как
можно более постоянным, несмотря на изменения в нагреве или вакууме, или и того, и другого, или на
изменения в составе пара, приводящие к изменению температуры в верхней части колонны. Поэтому при
использовании с колоннами такого типа особенно важно, чтобы дефлегматор работал правильно,
поддерживая постоянное желаемое соотношение рефлюкса, несмотря на ранее упомянутые переменные,
поскольку отсутствуют тарелки для удержания рефлюксной жидкости. Таким образом, изобретение особенно
подходит именно для этого типа колонн, хотя улучшенные результаты также демонстрируются и с колоннами
пластинчатого типа.
В циркуляционной системе такого типа также желательно, чтобы определенное количество циркулирующей
жидкости хранилось в теплообменнике 19 в качестве резерва. Таким образом, можно поддерживать
постоянную температуру в точке входа охлаждающей жидкости в дефлегатор, даже если теплоемкость паров,
поступающих в дефлегатор, и, следовательно, получить упомянутый выше эффект «рычажного колеса». В
промышленных аппаратах резервуар и трубы, ведущие к дефлегматору, должны содержать как минимум
вдвое больше охлаждающей жидкости, чем сам дефлегмататор.
В некоторых специальных процессах дистилляции, таких как ректификация в вакууме или запуск перегонного
куба, когда продукты имеют очень высокую температуру плавления и, следовательно, склонность к
затвердеванию в трубках дефлегматора, жидкость, циркулирующая между дефлегматором 6 и
теплообменником 19, при необходимости может быть нагрета для поддержания обратного потока в колонне в
жидком состоянии, чтобы избежать образования твердого слоя на внутренних стенках трубок, который
препятствовал бы обмену теплом между паром и дефлегматором. Необходимый тепловой эффект может
быть достигнут путем опускания охлаждающего резервуара 19 ниже уровня дефлегматора 6 для создания
термосифонной циркуляции жидкости и пропускания через трубу 32 теплоносителя, такого как пар, вместо
теплоносителя. Насос 44 может использоваться или не использоваться по желанию, при этом
предпочтительно поддерживать постоянную температуру на входе в дефлегматор.
Количество рефлюксной жидкости, которое необходимо вернуть для получения из жидкости в перегонном
кубе дистиллята желаемого состава, определяется расчетами. Если известна теплота испарения паров в
дефлегматоре, полученная экспериментальным путем или из отчетов предыдущих исследований, а также
масса и температура пара, поступающего в дефлегматор, можно рассчитать количество калорий, которое
необходимо извлечь для получения требуемого количества рефлюксной жидкости. Расходомер 36,
контролирующий количество охлаждающей воды, поступающей в теплообменник, регулируется таким
образом, чтобы количество калорий, поглощаемых из охлаждающего масла, было только тем, которое
необходимо извлечь из паров, с учетом повышения температуры паров, находящихся в дефлегмататоре и
Соседние файлы в папке патенты