Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13712
.pdf
Кольца будут вращаться вместе с перегородками во время работы аппарата и, таким образом, придавать
вращательное движение любой жидкости, протекающей из одного канала в другой через перегородку.
Жидкость либо отбрасывается назад, либо сливается в соответствующую канавку, предусмотренную в
перегородке и сообщающуюся с воздуховодом, ведущим обратно в канал, откуда поступила жидкость. Для
каждой перегородки мы можем предоставить до четырех или даже больше таких колец.
В одном из кольцевых каналов, например, в том, который наиболее удален от барабана, мы можем
установить ковш, прикрепленный к трубчатому элементу и сообщающийся с выпускным каналом или трубкой
внутри трубчатого элемента для удаления остаточного масла, причем этот ковш предназначен для сбора
жидкости, скапливающейся в указанном канале. Также может быть предусмотрен канал, например, в стенке
цилиндрической камеры, от указанного канала к соседнему концу барабана, причем конец канала
предпочтительно должен располагаться рядом с внутренней гофрированной поверхностью барабана, чтобы
отводить любую остаточную жидкость в канал. Выпускной трубопровод или трубка предпочтительно
вставляется в отверстие в трубчатом элементе, при этом наружная поверхность отверстия предназначена
для приема и фиксации шара, образующего обратный клапан. Фланец выпускной трубки может располагаться
над шаром и его посадочным местом.
Другой из каналов может быть снабжен множеством воздуховодов или труб, ведущих к удаленному концу
барабана и равномерно расположенных по внутренней окружности, так что жидкость, подаваемая в канал,
будет поступать к удаленному концу вращающегося барабана и равномерно распределяться там по его
внутренней поверхности.
Трубка, герметично входящая в канал из неподвижного трубчатого элемента, предназначена для подачи в
указанный канал жидкости, подлежащей перегонке.
Для приема дистиллята из барабана может быть предусмотрен еще один или несколько каналов, а также
соответствующие черпаки или коллекторы для сбора жидкости, поступающей в каналы из барабана.
Внутри барабана расположен уплотнитель, предпочтительно, как указано выше, на осевом полом элементе,
надлежащим образом прикрепленном к внутренней поверхности круглой торцевой пластины или запорного
элемента. Полый элемент может иметь форму прочной стальной трубки, закрытой на свободном конце и
фланцевой на другом конце для крепления к торцевой пластине, которая предпочтительно снабжена
центральным цилиндрическим удлинителем, предназначенным для установки во фланцевый конец
конденсаторной трубки. Для обеспечения герметичности соединения может быть установлена прокладка.
Внутри трубки может быть расположена еще одна, меньшая по размеру трубка, немного короче внешней
трубки, так что охлаждающая жидкость, например вода, может подаваться из одной из трубок полого вала к
закрытому концу внешней трубки, а затем обратно через внешнюю трубку в другую трубку полого вала.
Конденсаторная трубка может поддерживаться с закрытого конца перегородкой, поперек барабана, при этом
должны быть предусмотрены соответствующие отверстия для прохождения остаточных газов, осадка и
конденсата.
Конденсирующие поверхности конденсатора предпочтительно выполнены из трубок плоского сечения,
ширина которых может превышать диаметр трубки, и которые прикреплены к ней, например, сваркой или
пайкой. На своих свободных концах трубки закупорены таким образом, что образуют ряд полых ребер. Через
соответствующие отверстия в центральной трубке охлаждающая жидкость может поступать в ребра и
выходить из них. Под действием центробежных сил более холодная жидкость будет перемещаться к концам
ребер и вытеснять более теплую жидкость в поддерживающую трубку, откуда она будет уноситься. На концах
ребер могут быть расположены изогнутые желоба для сбора конденсата, образующегося на ребрах и
распространяющегося радиально вдоль них за счет кругового движения ребер. Из желобов конденсат может
проходить через перегородку, поддерживающую конденсатор, в конденсатные каналы.
Вблизи оси конденсатора можно установить защитные экраны частично цилиндрического сечения,
расположенные соприкасаясь с барабаном; эти экраны служат для улавливания конденсата, который может
выбрасываться из частей конденсатора, расположенных ближе к оси. и сбрасывать его в вышеупомянутые
желоба. Как желоба, так и экраны могут быть выполнены из множества металлических листов, разделенных
плохим теплопроводником, например, асбестом, так что их внешняя открытая поверхность не может
охлаждаться за счет контакта с холодным конденсатом на внутренней стороне. Таким образом, в
значительной степени предотвращается конденсация паров на их внешних поверхностях.
Если устройство предназначено для дистилляции в вакууме, подключение к вакуумному насосу может быть
выполнено с конца полого трубчатого элемента. Для предотвращения попадания воздуха мы можем подавать
герметизирующую жидкость или смазку под давлением на прилегающие поверхности неподвижного
трубчатого элемента и полого цапфы барабана; при этом выход масла наружу будет способствовать
предотвращению попадания воздуха. Однако, ввиду сложности обеспечения герметичного соединения между
наружной поверхностью трубчатого элемента и внутренней поверхностью полого цапфы или горловины
барабана, особенно когда из-за большой массы барабана и сложности обеспечения точной посадки в
процессе работы может возникать дребезжание, мы предпочтительно предусмотрели сальник, в который под
давлением подается соответствующая жидкость между ребристыми и подвижными поверхностями аппарата.
Сальник может включать, например, легкую латунную втулку на трубчатом элементе, обработанную таким
образом, чтобы легко вращаться на нем. Для соединения втулки и горловины барабана может быть
предусмотрено трубчатое упругое соединение, препятствующее проникновению воздуха между ним и втулкой
или горловиной барабана.
Такое упругое соединение может представлять собой отрезок прочной резиновой трубки или шланга, либо
гофрированной металлической трубки соответствующей упругости. В центральной части пространства,
закрытого легкой металлической втулкой, и предпочтительно ближе к концу, сообщающемуся с барабаном, в
трубчатом элементе может быть предусмотрен канал или канавка, сообщающаяся с трубой, проходящей
вдоль внутренней поверхности трубчатого элемента к источнику жидкости под давлением, из которого эта
жидкость может подаваться во втулку. Обычно используется масло, которое не только смазывает втулку, но и,
подаваясь под давлением, вытесняется с обоих концов, предотвращая попадание воздуха внутрь втулки.
Таким образом, втулка с упругим соединением образует вакуумный уплотнительный сальник, который
вращается вместе с барабаном, но не подвержен вибрации или дребезжанию, которые могут возникать в
барабане.
Уплотнительная жидкость, вытекающая из наружного конца втулки, может быть собрана в подходящем
стационарном капельном уловителе, охватывающем трубчатый элемент, и отведена обратно к источнику
подачи уплотнительной жидкости для дальнейшего использования. Уплотнительная жидкость, вытекающая из
внутреннего конца сальника, может поступать в канал для остатков или в любую желаемую часть барабана,
либо в отдельный канал, для которого может быть предусмотрен ковш. Уплотняющая жидкость для сальника
может отбираться из остатка или дистиллята, выходящего из барабана, при этом давление, создаваемое
ковшом, используется для подачи жидкости в сальник; или может использоваться отдельный ковш для подачи
остатка, дистиллята или дистиллированной жидкости в сальник; или может использоваться отдельный
источник уплотняющей жидкости, такой как дистиллированная жидкость или дистилляты, и отдельный насос.
Согласно модифицированной конструкции уплотнительного сальника, разработанной специально для
использования в условиях относительно высокого вакуума, градиент давления вдоль пленки уплотнительного
масла уменьшается за счет размещения одной или нескольких областей с постепенно снижающимся
давлением вдоль пленки в направлении падения давления. Например, мы можем предусмотреть два
расположенных на расстоянии друг от друга канала или канавки для подачи герметизирующей жидкости в
трубчатый элемент, при этом между ними будет введен дополнительный канал, а также втулку достаточной
длины, чтобы покрыть всю конструкцию, или две отдельные втулки, по одной для каждого канала подачи
герметизирующей жидкости. Канал может быть соединен с насосом, способным создавать «грубый» вакуум,
благодаря которому любой воздух, попадающий на внешний конец гильзы, будет задерживаться в вакуумном
канале и удаляться вместе с частью герметизирующей жидкости. Поскольку давление в вакуумном канале
будет ниже атмосферного, градиент давления по масляной пленке между каналом и барабаном или
внутренним концом втулки будет меньше, чем если бы вакуумный канал отсутствовал.
Таким образом, уменьшается вероятность выхода воздуха за пределы пленки.
В тех случаях, когда аппарат должен использоваться в вакууме, мы предпочтительно применяем такую
конструкцию, такое количество обрабатывающей жидкости в барабане и такую скорость вращения, чтобы
основные соединения аппарата подвергались гидростатическому давлению, превышающему атмосферное,
что позволит избежать попадания наружного воздуха. С этой целью мы предпочтительно изготавливаем
торцевые пластины или запорные элементы барабана из одного куска вместе с их цапфами или валами, так
чтобы основные соединения располагались по периметру барабана и могли быть покрыты обрабатываемой
жидкостью.
В модификации вышеописанного устройства вместо совков могут быть предусмотрены внутренние сливные
устройства для отвода жидкости, такой как остаток или дистиллят, из каналов. Например, на трубчатом
элементе может быть расположен эксцентриковый канал, предназначенный для возвратно-поступательного
движения поршня в цилиндре, расположенном в канале, при этом цилиндр получает жидкость из канала через
клапан и при срабатывании поршня вытекает в выпускной канал, например, внутри рычага эксцентрика, а
оттуда в трубку в трубчатом элементе. Несколько таких насосов могут быть расположены на некотором
расстоянии друг от друга по периметру канала. Аналогичным образом один или несколько цилиндров,
расположенных на вращающейся части аппарата, например, на барабане, могут взаимодействовать с
поршнями, приводимыми в действие неподвижными частями, для создания вакуума в аппарате.
В дальнейшем варианте модификации вышеуказанного устройства может быть предусмотрена возможность
предварительного нагрева подаваемой жидкости, например, путем установки кольцевой пластины или
перегородки в конце барабана, несущего каналы, причем перегородка служит для изоляции части барабана.
В образовавшееся кольцевое пространство жидкость из подающего канала может поступать, а оттуда через
множество трубок или каналов — к дальнему концу барабана для распределения по его внутренней
периферии.
Остатки из барабана, попадая в выпускной канал, могут проходить через подходящие каналы, например,
через спираль из трубок, расположенных в кольцевом пространстве рядом с периферией барабана. Усиление
конвекции, вызванное центробежной силой, способствует быстрому теплообмену.
Кроме того, для предварительного подогрева подаваемой жидкости в дополнение к вышеописанному или
вместо него, подаваемая жидкость может использоваться в качестве охлаждающей жидкости в конденсаторе,
или может быть использован внешний предварительный подогреватель.
В тех случаях, когда это необходимо или желательно при дистилляции жидкостей или твердых веществ в
соответствии с изобретением, мы можем вводить во вращающийся аппарат расплавленный свинец или
другую подходящую жидкость, которая будет удерживаться у стенок вращающегося дренажного отверстия,
так чтобы она располагалась между этой стенкой и обрабатываемой жидкостью, которая также будет
прижиматься к слою свинца центробежными силами. Расплавленный свинец или аналогичный плотный
материал предотвращает образование окалины и смывает любые образовавшиеся твердые отложения.
Для нагрева барабана с целью получения дистилляционной смеси содержащейся в нем жидкости можно
использовать любые удобные средства, но мы предпочитаем применять регенеративный нагрев, при котором
воздух, используемый для сжигания топлива или его части, нагревается путем прохождения через
коаксиальные трубки, расположенные вокруг барабана. Мы можем, например, расположить множество таких
соосных цилиндров постепенно увеличивающегося размера, охватывающих барабан, внутренний цилиндр, по
которому транспортируется газ, масло или горелки. Отверстия для прохождения воздуха могут быть
расположены в цилиндрах таким образом, что воздух, направляющийся к самому внутреннему цилиндру для
завершения сгорания топлива, проходит в попеременном направлении через пространства между
цилиндрами.
Таким образом может подаваться весь воздух для сгорания, или только вторичный воздух, или его часть.
Продукты сгорания могут выводиться через дымоход во внутреннем цилиндре, внутри которого вращается
барабан.
В модификации аппарата барабан может быть разделен на несколько дистилляционных блоков или камер
кольцевыми перегородками, причем эти камеры содержат соответствующие цилиндрические желоба для
приема дистиллята, конденсируемого и отводимого из расположенного в центре конденсатора. Каждый желоб
может сообщаться посредством канала или трубопровода с отдельным коллекторным каналом, что позволяет
осуществлять фракционную перегонку, при этом низкокипящие фракции получают из желобов,
расположенных ближе к месту сброса подаваемого масла в барабан.
В этом случае используемый конденсатор не будет иметь описанных выше желобов для сбора конденсата,
хотя могут быть предусмотрены отдельные желоба для каждого отсека, которые будут отводить конденсат в
отдельные коллекторные каналы в конце барабана.
При необходимости мы можем использовать два или более прибора последовательно; например, если
требуется использовать высокий вакуум, могут возникнуть трудности из-за одновременного выделения
растворенных газов и дистилляции. Таким образом, мы можем использовать один аппарат таким образом,
чтобы удалять дистиллированные газы с помощью вакуумного насоса грубого действия, а жидкость
передавать во второй аппарат, где дистилляция осуществляется при более высоком вакууме.
Изобретение не ограничивается приведенными выше деталями конструкции, которые приведены
исключительно в качестве примера, поскольку мы можем изменять способ расположения вращающегося
барабана или барабанов или других емкостей, делая их горизонтальными, вертикальными или наклонными, а
также можем изменять средства, используемые для подачи различных сред в разные части устройства.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в оборудовании для обработки жидкостей методом теплообмена.
Мы, компания ALEXANDER DUCKHAM AND COMPANY, LIMITED, зарегистрированная в соответствии с
законодательством Великобритании по адресу: 6, Broad Street Place, London, E.C.2, и Стэнли Эдвард Боури,
B.Sc., F.C.S., M.I.P.T., подданный Великобритании, по адресу: 3, Haydon Street, Minories, London, E.1,
настоящим заявляем, что характер данного изобретения и способ его осуществления должны быть подробно
описаны и определены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к дистилляционному
аппарату, в котором жидкость, подлежащая дистилляции или испарению, под действием значительной
центробежной силы растекается слоем или пленкой по вращающейся поверхности с внешним нагревом, а
конденсат и/или остаточная жидкость удаляются во время работы.
Ранее в подобных устройствах предлагалось предусмотреть вращающийся барабан с внешним нагревом,
имеющий кольцевое или желобообразное расширение или канал, в который погружается неподвижный черпак
для слива жидкости из барабана, и внутренний барабан с внутренним охлаждением для конденсации пара,
образующегося в результате испарения слоя жидкости на внутренней поверхности нагреваемого внешним
нагревом барабана, при этом конденсат собирается в емкости и выводится из барабана.
В аппаратах описанного типа, работающих на высоких скоростях вращения, использование стационарных
ковшей для сбора жидкостей приводит к образованию значительного количества брызг, которые проникают во
все части аппарата, к которым имеют доступ, вызывая загрязнение дистиллятов или других жидкостей.
Целью изобретения является создание аппарата, свободного от недостатков, позволяющих дистиллятам или
остаткам смешиваться друг с другом.
Дополнительной целью изобретения является создание усовершенствованного оборудования указанного
типа, которое должно быть надежным и эффективным в работе, и предпочтительно способным работать при
низком давлении.
Изобретение представляет собой устройство описанного типа, имеющее коллекторные каналы и площадку, на
поверхностях, подверженных относительному движению и прилегающих к коллекторным каналам,
предусмотрены уплотнительные устройства, предотвращающие прохождение жидкости через такие
поверхности.
Изобретение также включает в себя устройство описанного типа, в котором предусмотрены насосы,
установленные внутри устройства, для откачки остатков или обработанных жидкостей без образования струи
и/или создания вакуума внутри устройства.
Изобретение также включает в себя устройство указанного типа, в котором предусмотрен сальник для
предотвращения попадания воздуха в движущиеся части устройства, при этом соответствующая жидкость
подается под давлением между неподвижной и движущейся поверхностями. Сальник может включать в себя
легкий элемент, способный вибрировать независимо от тяжелых частей, к которым он прикреплен.
Кроме того, выпускные каналы могут быть снабжены обратными клапанами для предотвращения попадания
воздуха.
Дополнительные особенности изобретения будут указаны или описаны ниже.
Изобретение будет описано в применении, в качестве примера, к аппаратам, в которых жидкости
перегоняются и конденсируются внутри аппарата, а фракции отводятся.
На прилагаемых чертежах: на рисунке 1 показан боковой вид одного из вариантов осуществления
изобретения.
Рисунок 2 представляет собой фрагментарный разрез или вид сбоку рисунка 1, выполненный со стороны
приводного конца аппарата; Рисунок 3 представляет собой фрагментарный разрез или вид сбоку рисунка 1,
выполненный с противоположного конца аппарата по отношению к тому, который изображен на рисунке 2;
Рисунок 4 представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии А-А на рисунке 3. Рисунок 5
представляет собой фрагментарный разрез, выполненный по линии B-B рисунка 4; Рисунок 6 представляет
собой фрагментарный вид, частично в разрезе и частично в проекции, иллюстрирующий конденсатор,
используемый в аппарате, в большем масштабе; Рисунок 7 представляет собой торцевой разрез рисунка 6;
Рисунок S представляет собой фрагментарный поперечный разрез насоса, установленного внутри аппарата и
используемого для откачки остатков и т. д. Рисунок 9 представляет собой фрагментарный разрез или вид
сбоку части аппарата, изображенного на рисунке 8; рисунок 10 представляет собой фрагментарный разрез,
иллюстрирующий теплообменник, выполненный в соответствии с изобретением; рисунок 11 представляет
собой фрагментарный разрез, иллюстрирующий разделение расположения барабана, выполненного в
соответствии с изобретением, и рисунок 12 представляет собой фрагментарный разрез уплотнительной
сальника, выполненного в соответствии с изобретением.
При применении изобретения к такому аппарату, предназначенному для вращения вокруг горизонтальной оси,
мы предлагаем барабан или цилиндр 1 соответствующих размеров, который может быть снабжен на обоих
концах средствами, такими как фланцы 2, oa, для крепления к торцевым пластинам или закрывающим
элементам 3, 8a, которые могут быть снабжены полыми цапфами или валами 4, 4a, содержащими
соответствующие подшипники 5, 5a, позволяющие вращать барабан, при этом один или оба подшипника
расположены таким образом, чтобы обеспечивать осевое расширение барабана при воздействии тепла. В
представленном варианте исполнения подшипник 5 (рис. 2) выполнен в виде роликового подшипника, который
обеспечивает осевое расширение барабана на этом конце, а подшипник на другом конце барабана выполнен
в виде шарикового подшипника. Один из валов, предпочтительно вал 4, несущий указанный регулируемый
подшипник, может иметь на одном конце гибкую муфту 6 для непосредственного крепления к двигателю 7
(рис. 1), а на другом — практически круглую торцевую пластину или запорный элемент 3 для барабана.
Указанный вал 4 может также нести две концентрические или иным образом расположенные трубки 8, 9 для
подачи охлаждающей жидкости, такой как вода, в конденсатор 10, расположенный внутри барабана и
предпочтительно на полую пластине 11. Указанные Т-образные трубки могут быть снабжены смежными
отверстиями Sa, 9a, рис. 2, через вал, сообщающимися с отдельными каналами 8b, 9b, в гильзе 12,
установленной для перемещения на валу 4. Конструкция такова, что охлаждающая вода, попадая в один
канал, например, в канал 9b, по трубопроводу 13, проходит через соответствующие отверстия 9a в одну из
трубок (например, во внутреннюю трубку 9, если они концентричны), через трубку в конденсатор, а из
конденсатора возвращается по другой трубке 8 в другой набор отверстий Sa и во второй канал 8b, откуда она
может быть сброшена через подходящий трубопровод 14. На втулке 12 отсутствует уплотнение, но за
каналами расположены канавки 15, предназначенные для улавливания и отвода воды, попадающей из
каналов между втулкой и валом.
Указанная втулка может оставаться неподвижной во время вращения вала.
Другой полый вал или цапфа 4a предпочтительно выкована из цельного куска с закрывающим фланцем 3a
для крепления к барабану и с цилиндрической камерой 16, которая может иметь тот же диаметр, что и
барабан. Этот полый цапфа может быть выполнена таким образом, чтобы надеваться на неподвижный полый
трубчатый элемент 47, который выступает в цилиндрическую камеру и вокруг которого он способен
вращаться. Цилиндрическая камера 16 разделена на множество отсеков 17, 18, 19, 20 перегородками 21,
которые могут быть интегрированы с цилиндром или прикреплены подходящим образом к его внутренней
стенке, предпочтительно таким образом, чтобы образовать практически герметичное соединение.
Перегородки имеют такие размеры, что приближаются к неподвижному полому элементу 47, образуя
множество практически замкнутых кольцевых каналов, одна стенка которых образована полым трубчатым
элементом с флюсованным сердечником. В той части поверхности трубчатого элемента, которая
соприкасается с плоскостями наружных поверхностей перегородок, можно предусмотреть множество канавок
или неглубоких каналов для размещения упругих элементов 22, расширяющихся, например, в виде
пружинных колец, которые предназначены для прочного сцепления с прилегающей цилиндрической
поверхностью перегородок.
Указанные кольца будут вращаться вместе с перегородками во время работы аппарата и, таким образом,
передавать вращательное движение любой жидкости, герметизирующей канал, через зазоры между
перегородками и неподвижным элементом 47.
Жидкость либо отбрасывается назад, либо сливается в соответствующую канавку 28, предусмотренную в
перегородке и сообщающуюся с каналом, ведущим обратно к каналу, откуда поступила жидкость. Для каждой
перегородки мы можем предоставить до четырех или даже больше таких колец.
Для осуществления слива жидкости из бочки в кольцевых каналах, как показано на примере канала -17, может
быть предусмотрен черпак 24, прикрепленный к трубчатому элементу 47 и сообщающийся с выпускным
трубопроводом или трубкой 24a внутри трубчатого элемента. Поскольку жидкость в канале вращается, а ковш
сачком смещен открытым концом к приближающейся жидкости, последняя входит в нее с достаточной силой,
чтобы обеспечить выгрузку даже при значительном противодавлении. Также может быть предусмотрен канал
20, например, в стенке цилиндрической камеры, от канала 47 к прилегающему концу барабана 1, причем
конец канала предпочтительно должен располагаться рядом с внутренней периферией барабана, чтобы
отводить остаточную жидкость в указанный канал. Предпочтительно, выпускной трубопровод или трубка
вставляется в отверстие трубчатого элемента 47, при этом наружная поверхность отверстия предназначена
для приема и установки шара 26 с образованием обратного клапана. Фланец 27 выпускной трубки 7а может
быть расположен над указанным шаром и его посадочным местом.
Другой из каналов, например, канал IP, может быть снабжен множеством воздуховодов или труб 5G, ведущих
к удаленному концу барабана и равномерно расположенных по внутренней окружности, так что жидкость,
подаваемая в этот канал, будет проходить через трубы 56 к удаленному концу вращающегося барабана и
равномерно распределяться там по его внутренней поверхности. Трубка 28, предназначенная для
герметичного прохождения жидкости в канал из флюсованного трубчатого элемента 47, предназначена для
подачи жидкости, подлежащей перегонке, в указанный канал 18.
Для приема дистиллята из барабана может быть предусмотрен дополнительный канал или каналы, например,
каналы 19, 20, а для слива жидкости, поступающей в каналы из барабана, могут быть предусмотрены
соответствующие разгрузочные ковши (например, разгрузочный ковш GS, рис. 5).
Внутри барабана расположен элемент 10 (рисунки 2, 6 и 7), предпочтительно, как указано выше, на осевом
полом элементе 11, надлежащим образом прикрепленном к внутренней поверхности круглой торцевой
пластины или запорного элемента 3 (рисунок 2). Полый элемент 11 может представлять собой прочную
стальную трубку, закрытую на свободном конце 11а и фланцевую на другом конце для крепления к указанной
торцевой пластине 3, которая предпочтительно снабжена центральным цилиндрическим выступом 29,
предназначенным для установки во фланцевый конец 30 конденсаторной трубки. Для обеспечения
герметичности соединения может быть установлена прокладка 31. Внутри трубки 11 может быть расположена
еще одна меньшая трубка 32 (рис. 6), немного короче внешней трубки, так что охлаждающая жидкость,
например вода, может подаваться из одной из трубок полого вала к закрытому концу 11а внешней трубки, а
затем обратно через внешнюю трубку в другую трубку полого вала. Конденсаторная трубка может
поддерживаться с закрытого конца перегородкой 33 поперек барабана, при этом оставлены соответствующие
отверстия 0,84 для прохождения остаточных газов, осадка и конденсата.
Конденсирующие поверхности конденсатора предпочтительно выполнены из трубок 35 с плоским сечением,
ширина которых может быть больше диаметра трубки 11, и которые прикреплены к ним, например, сваркой
или пайкой.
На своих свободных концах трубки упираются, как показано на рисунке 6 (36), образуя ряд полых ребер. Через
соответствующие отверстия 87 в центральной трубке охлаждающая жидкость может поступать в ребра и
выходить из них.
Под действием центробежных сил более холодная жидкость будет перемещаться к концам ребер и вытеснять
более теплую жидкость в опорную трубку, откуда она будет унесена. На концах ребер могут быть
расположены изогнутые желоба 3S для сбора конденсата, образующегося на ребрах и распространяющегося
радиально вдоль них благодаря круговому движению ребер. Из указанных желобов конденсат может
проходить через перегородку 33, поддерживающую конденсатор, в конденсатные каналы 20, через
трубопроводы 39 (рисунки 6 и 7), а также из канала 20 через отверстие 21а в перегородке 21 в канал 19.
Ближе к оси конденсатора можно расположить экраны 40 частично цилиндрического сечения, соосные с
барабаном; эти экраны служат для улавливания любого конденсата, который может быть выброшен с
участков конденсатора, расположенных ближе к оси, и для его сброса в вышеупомянутые желоба 38. Как
желоба, так и экраны могут быть выполнены из множества металлических листов, разделенных плохим
теплопроводником, например, асбестом, так что их внешняя открытая поверхность не может охлаждаться при
контакте с холодным конденсатом на внутренней стороне.
Таким образом, в значительной степени предотвращается конденсация паров на их внешних поверхностях.
Если аппарат предназначен для дистилляции в вакууме (см. рис. 3), то подключение к вакуумному насосу (не
показан) может быть выполнено с конца полого трубчатого элемента 47. Для предотвращения попадания
воздуха мы можем подавать герметизирующую жидкость или смазку под давлением, например, через трубку
40, на прилегающие поверхности неподвижного трубчатого элемента и полого цапфы 4a барабана, при этом
прохождение масла наружу способствует предотвращению попадания воздуха. Однако, ввиду сложности
поддержания герметичного соединения между наружной поверхностью трубчатого элемента и внутренней
поверхностью полого цапфы или шейки барабана, особенно когда из-за большой массы барабана и
сложности обеспечения точной посадки во время работы может возникать дребезжание, мы предпочтительно
предусмотрели сальник, в который под давлением подается соответствующая жидкость между неподвижными
и подвижными поверхностями аппарата, причем сальник включает, например, легкую втулку 41, например, из
латуни, на трубчатом элементе, обработанную таким образом, чтобы легко вращаться на нем.
Для соединения втулки и горловины барабана может быть предусмотрено трубчатое упругое соединение 42,
способное препятствовать проникновению воздуха между ним и втулкой или горловиной барабана.
Такое упругое соединение может представлять собой отрезок прочной резиновой трубки или шланга, либо
гофрированной металлической трубки соответствующей упругости. В центральной части пространства,
закрытого легкой металлической втулкой 41, и предпочтительно ближе к концу, сообщающемуся с барабаном,
в трубчатом элементе может быть предусмотрен канал или канавка 43, сообщающаяся с трубкой 40,
проходящей вдоль внутренней поверхности трубчатого элемента 47 к источнику жидкости под давлением, из
которого эта жидкость может подаваться в указанную втулку. Обычно используется масло, которое не только
смазывает втулку, но и, подаваясь под давлением, вытесняется с обоих концов, предотвращая попадание
воздуха внутрь втулки. Таким образом, втулка с упругим соединением образует вакуумный уплотнительный
сальник, который вращается вместе с барабаном, но не подвержен вибрации или стуку, которые могут
возникать в барабане. Уплотнительная жидкость, вытекающая из наружного конца втулки, может быть
собрана в соответствующем стационарном капельном уловителе, охватывающем трубчатый элемент, и
возвращена обратно к источнику подачи уплотнительной жидкости для дальнейшего использования.
Уплотнительная жидкость, вытекающая из внутреннего конца сальника, может поступать в канал для остатков
17 или в любую желаемую часть барабана, либо в отдельный канал, для которого может быть предусмотрен
ковш. Уплотняющая жидкость для сальника может отбираться из остатка или дистиллята, выходящего из
барабана, при этом давление, создаваемое ковшом, используется для подачи жидкости в сальник; или может
использоваться отдельный ковш для подачи остатка, дистиллята или перегоняемой жидкости в сальник; или
может использоваться отдельный источник уплотняющей жидкости, такой как перегоняемая жидкость или
дистилляты, и может использоваться отдельный насос.
Согласно модификации уплотнительного сальника, показанной на рисунке 12, особенно для использования с
относительно высоким вакуумом, градиент давления вдоль пленки уплотнительного масла уменьшается за
счет размещения одной или нескольких областей с постепенно снижающимся давлением вдоль пленки в
направлении падения давления. Например, мы можем предусмотреть два расположенных на расстоянии друг
от друга канала или канавки 43, 43a для подачи герметизирующей жидкости в трубчатом элементе 47, при
этом между ними будет введен дополнительный канал 44, а втулка 41 будет достаточной длины, чтобы
покрыть всю конструкцию, или же предусмотреть две отдельные втулки, по одной для каждого канала подачи
герметизирующей жидкости.
Канал 44 может быть соединен с насосом посредством трубки 44а, способной создавать «грубый» вакуум,
благодаря которому любой воздух, попадающий на внешний конец указанной втулки, будет задерживаться в
вакуумном канале и удаляться вместе с частью герметизирующей жидкости. Поскольку давление в вакуумном
канале будет ниже атмосферного, градиент давления поперек масляной пленки между каналом и барабаном
или внутренним концом втулки будет меньше, чем если бы вакуумный канал отсутствовал. Таким образом,
уменьшается тенденция воздуха выходить за пределы пленки.
В тех случаях, когда аппарат должен использоваться в вакууме, мы предпочтительно применяем такую
конструкцию и такое количество обрабатывающей жидкости в барабане, а также такую скорость вращения,
чтобы основные соединения аппарата подвергались гидростатическому давлению, превышающему
атмосферное, что позволит избежать попадания наружного воздуха. С этой целью мы предпочтительно
изготавливаем торцевые пластины или крышки барабана целиком, вместе с их цапфами или валом, так чтобы
основные соединения находились по периметру барабана и могли быть покрыты обрабатываемой жидкостью.
В модификации аппарата al-oove вместо черпаков для отвода жидкости, такой как остаток или дистиллят из
каналов, могут быть предусмотрены насосы, установленные внутри. Например, как показано на рисунках 8 и
9, на трубчатом элементе 47 может быть расположен эксцентрик 45, предназначенный для
возвратно-поступательного движения поршня 46 в цилиндре 48, расположенном в канале 17, причем
указанный цилиндр получает жидкость через клапан 49 из указанного канала и выбрасывает ее при
срабатывании поршня в выпускной канал 50, образованный, например, внутри рычага эксцентрика, а затем в
трубку 51 в трубчатом элементе 47, например, через кольцевой канал 52, образованный в указанном
трубчатом элементе. Несколько таких насосов могут быть расположены на некотором расстоянии друг от
друга вокруг указанного канала. Аналогичным образом один или несколько цилиндров, расположенных на
вращающейся части аппарата, например, на барабане 1, могут взаимодействовать с поршнями, приводимыми
в действие неподвижными частями, для создания вакуума в аппарате. В качестве альтернативы мы можем
использовать турбонасос, роторный насос, эжектор или другие средства для обеспечения подачи жидкости
таким образом, чтобы предотвратить ее смешивание в соответствующих коллекторных каналах.
В дальнейшей модификации вышеописанного устройства, как показано на рисунке 10, может быть
предусмотрена возможность предварительного нагрева подаваемой жидкости путем установки кольцевой
пластины или перегородки 53 в конце барабана, несущего каналы 17, 18, 19, 20, причем перегородка служит
для изоляции части барабана. В кольцевое пространство 54 sa, образованное подающим каналом 18,
жидкость может подаваться по трубопроводу 55, а оттуда через множество трубок или каналов 56 к дальнему
концу барабана 1 для распределения по его внутренней периферии. Остатки из барабана, попадая в
выпускной канал, могут проходить через подходящие каналы, например, через спираль из трубки 57,
расположенную в указанном кольцевом пространстве 54.
Усиление конвекции, вызванное центробежной силой, способствует быстрому теплообмену. Кроме того, для
предварительного подогрева подаваемой жидкости, помимо или вместо вышеуказанных методов, подаваемая
жидкость может использоваться в качестве охлаждающей жидкости в конденсаторе, или может быть
использован внешний предварительный подогреватель.
В тех случаях, когда это необходимо или желательно при дистилляции жидкостей или твердых веществ в
соответствии с изобретением, мы можем вводить во вращающийся аппарат расплавленный свинец или
другую подходящую жидкость, которая будет удерживаться у стенок вращающегося барабана, располагаясь
между этими стенками и обрабатываемой жидкостью, которая также будет прижиматься к слою свинца
центробежными силами. Расплавленный свинец или подобный плотный материал предотвращает
образование отложений и уносит любые образовавшиеся твердые отложения.
Для нагрева барабана с целью дистилляции содержащейся в нем жидкости можно использовать любые
удобные средства, но мы предпочитаем применять регенеративный нагрев, при котором воздух, необходимый
для сжигания топлива, или часть воздуха нагревается путем прохождения через коаксиальные кожухи,
расположенные вокруг барабана. Таким образом, как показано на рисунках 2, 3 и 4, мы можем расположить,
например, множество соосных цилиндров 58, 58a, 58b, окружающих барабан 1, причем внутренний цилиндр
58b содержит газовые, масляные или аналогичные горелки (не показаны). Отверстия 59 для прохождения
воздуха могут быть расположены в цилиндрах таким образом, что воздух, направляющийся к самому
внутреннему цилиндру для завершения сгорания топлива, проходит в попеременном направлении через
промежутки между цилиндрами. Таким образом может подаваться весь воздух, образующийся в процессе
сгорания, или только вторичный воздух, или его часть. Сжигаемые газы могут выводиться через дымоход 60
(рис. 1) во внутреннем цилиндре, внутри которого вращается барабан.
Для иллюстрации принципа работы аппарата мы сейчас опишем пример его использования для перегонки
тяжелых масел.
Сначала барабан разгоняют до скорости 2000 об/мин. Затем запускают вакуумный насос, и давление внутри
барабана снижают примерно до 5 мм ртутного столба. Затем перегоняемое масло подается через канал 28
(рис. 3) в канал 18, откуда оно проходит через каналы 55 (рис. 5) и трубки 56 к дальнему концу барабана 1 и
распределяется по его стенкам и вдоль каналов 25 (рис. 3) в канал 17, пока не достигнет достаточного уровня
для срабатывания ковша 24 и сброса излишков. В этих условиях по стенкам барабана 1 равномерно
распределится слой масла толщиной около полудюйма.
После запуска циркуляции воды через конденсатор 35, нагрев внешней поверхности барабана
осуществляется с помощью газовой горелки (не показана). Когда масло достигает точки перегонки, пар
переходит с его поверхности в конденсатор, где он конденсируется, и конденсат немедленно отбрасывается
центробежной силой либо на сетку 40 (рис. 3), откуда он попадает в желоб 38, либо непосредственно в этот
желоб. Желоба, расположенные немного ближе к оси барабана на конце, закрытом фланцем 3, отводят
жидкость к противоположному концу барабана и выпускают ее через патрубки 39 в канал 20, откуда она
переходит в соседний канал 19 по воздуховоду 21n в перегородке 21, собирается ковшом 68 и выводится.
После нескольких минут работы соотношение между объемами остаточного масла, выгружаемого ковшом 24,
и дистиллята, выгружаемого ковшом 68, стабилизируется в зависимости от скорости подачи масла и
количества тепла, подаваемого в барабан.
Следует отметить, что действие центробежной силы заключается в создании очень быстрой конвекции внутри
слоя масла и подавлении образования пузырьков. Таким образом, температура масла стремится к
практически равномерному распределению по всему объему, и все испарение происходит с его поверхности
без разложения или предварительной обработки.
В модификации аппарата, показанной на рисунке 11, барабан 1 может быть разделен на несколько
дистилляционных блоков или камер 61, 62, 63 кольцевыми перегородками 64, причем отсеки содержат
соответствующие цилиндрические желоба 65 для приема дистиллята, конденсированного и отводимого из
расположенного в центре конденсатора. Желоба могут сообщаться посредством каналов или трубопроводов
66, 66a, 66b с отдельными коллекторными каналами 67, 67a, 67b, что позволяет осуществлять фракционную
перегонку, при этом низкокипящие фракции получают из желобов, расположенных ближе к месту сброса
подаваемого масла в барабан.
В этом случае используемый конденсатор не будет иметь описанных выше желобов для сбора конденсата,
хотя могут быть предусмотрены отдельные желоба для каждого отсека, с отводом конденсата в отдельные
коллекторные каналы в конце барабана. В перегородках 64 под слоем жидкости, образующимся на
внутренней стенке вращающегося барабана, оставлены соответствующие отверстия, обеспечивающие
свободный проход жидкости от одного конца барабана к другому.
При необходимости мы можем использовать два или более аппарата последовательно; например, если
требуется использовать высокий вакуум, могут возникнуть трудности из-за одновременного выделения
растворенных газов и процесса дистилляции. Поэтому мы можем использовать один аппарат таким образом,
чтобы удалять дистиллированные газы с помощью вакуумного насоса грубого действия и передавать
жидкость во второй аппарат, где дистилляция проводится при более высоком вакууме.
Изобретение не ограничивается приведенными выше деталями конструкции, которые приведены
исключительно в качестве примера, поскольку мы можем изменять способ расположения вращающегося
барабана или барабанов или других емкостей, делая их горизонтальными, вертикальными или наклонными, а
также можем изменять средства, используемые для подачи различных сред в разные части аппарата.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_368730.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=368730&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB368730A
[]
Соседние файлы в папке патенты