Изобретение направлено на вращающийся сепаратор пластинчатого типа, который предназначен для сепарации одного или нескольких компонентов из потока сырья. Вращающийся сепаратор пластинчатого типа, соответствующий изобретению, содержит пластины, которые способны раздвигаться во время чистки.

 

(57) Реферат / Формула:
направлено на вращающийся сепаратор пластинчатого типа, который предназначен для сепарации одного или нескольких компонентов из потока сырья. Вращающийся сепаратор пластинчатого типа, соответствующий изобретению, содержит пластины, которые способны раздвигаться во время чистки.

 

---

1010001
УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ И СПОСОБ СЕПАРАЦИИ
Изобретение направлено на вращающийся сепаратор пластинчатого типа и способ сепарации одного или более компонентов из потока текучей среды (газа, жидкости или их комбинации).
В технике известны устройства, предназначенные для сепарации компонентов из потока текучей среды (газа, жидкости или их комбинации). В устройствах сепарации одного типа сепарация различных текучих сред и/или твердых частиц из текучих сред или капель или частиц из газов происходит благодаря различию в плотности. Например, этот вид технологии сепарации применен в отстойном сепараторе путем использования силы тяжести в качестве движущей силы. В некоторых областях применения, где небольшие частицы или капли рассеяны по текучей среде или газу, силы тяжести недостаточно для сепарации различных фаз. Для улучшения сепарации используют центробежную силу. Например, в молочной промышленности для сепарации частиц жира из цельного молока, подходящими сепараторами являются центробежные сепараторы. Благодаря высокой скорости вращения в этих устройствах можно добиться таких центробежных ускорений, которые превосходят ускорение свободного падения на несколько порядков. Это приводит к тому, что скорость сепарации очень высока и сепарации очень эффективна. Для дальнейшего увеличения эффективности этих центробежных сепараторов их часто снабжают внутренними устройствами. Эти внутренние устройства увеличивают эффективность путем предотвращения завихрения и увеличения эффективной площади поверхности. Наиболее часто используемыми устройствами являются пластины различных форм и размеров.
Роберт Плат (Robert Plat) в своей докторской диссертации "Gravitational and centrifugal oil-water separators with plate pack internals", Delft University of Technology, 1994 (ISBN:90-6275-985-8) помимо других технологий сепарации описал центробежные сепараторы с пакетами пластин, содержащие различные геометрические конструкции из пакетов пластин. Конкретная геометрическая форма, которая подробно описана Платом, представляет собой набор пластин, расположенных параллельно оси вращения. Пластины этих центробежных сепараторов расположены под углом относительно радиуса.
Достоинство этого устройства состоит в том, что направление подаваемого потока загрязненного текучей среды параллельно или по существу параллельно оси вращения. В результате отсутствует или пренебрежимо мало обратное течение загрязненного текучей среды. Такой обратный поток, например, является одним из недостатков сепараторной
системы с пакетом дисков, например, описанной в приложении D докторской диссертации Плата. Отсутствие обратного течения загрязненного текучей среды делает устройство менее зависимым от потока сырья, от различия в плотности компонентов и от различия вязкостей компонентов.
При расположенных по радиусу пластинах, расстояние между ними увеличивается по направлению к внешней части радиуса. Капли, попадающие в пакет рядом с внешней частью радиуса, должны пройти большее расстояние для того, чтобы достичь поверхности пластины по сравнению с каплями, попадающие в пакет рядом с внутренней частью радиуса. Так как скорость непрерывного фазового потока увеличивается с увеличением расстояния между пластинами, то жидкость, которая поступает в пакет пластин рядом с внешней частью радиуса, будет иметь сравнительно малую продолжительность пребывания. Вместе с более длинным расстоянием отстаивания это будет негативно влиять на эффективность сепарации рядом с внешней частью радиуса. Таким образом, -вместоллоских пластин Плат предлагает использовать искривленные пластины, тем самым делая пластины более или менее равноудаленными друг от друга.
Наибольший недостаток устройства, описанного Платом, состоит в том, что очень трудно очищать, в частности, удалять любые твердые отложения с пакета пластин. Очищение пакетов пластин является трудной задачей из-за сравнительно малого расстояния между пластинами и из-за изогнутой формы пластин. Изогнутая форма затрудняет доступ в пространство между пластинами с помощью скребков в направлении, которое отличается от направления оси вращения пакета пластин. Плат признает этот недостаток в своей диссертации, говоря, что закупоривание пакетов пластин отложениями часто представляет собой проблему, в частности в пищевой промышленности, из-за гигиенических аспектов. Было бы желательно иметь устройство, которое отличается сравнимой или даже лучшей эффективность сепарации и которое легко очищать.
Более того, недостатком является то, что в этом устройстве для изолирования ценного тяжелого компонента требуется сложная процедура.
Другой тип устройства сепарации приведен в документе GB 1476670, в котором описан сепаратор, содержащий внутренний несущий элемент с присоединенными к нему радиальными лопастями. Внутренний несущий элемент и лопасти установлены во внешнем корпусе с возможностью вращения, при этом указанный внешний корпус может вращаться независимо от лопастей и внутреннего несущего элемента. В ходе сепарации внешний корпус вращается и благодаря вращательному движению внешнего корпуса также вращается жидкость, поступившая в сепаратор. Это вращательное движение жидкости увлекает внутренний несущий элемент и лопасти. Таким образом, при
нормальной работе внутренний несущий элемент вращается приблизительно с той же скоростью, что и внешний корпус. Когда устройство нуждается в очистке, тормоз внезапно останавливает движение внутреннего несущего элемента. Благодаря этому тормозящему действию, лопасти протирают внутреннюю сторону внешнего корпуса, тем самым образуя завихрение. Это завихрение ослабляет любое прилипание к внутренней части внешнего корпуса. Тем не менее, эта операция не оказывает воздействие на материал, прилипающий к самим лопастям, что является недостатком этого устройства.
Еще одним недостатком устройства из документа GB 1476670 является сложная герметизация вращающихся внешних и внутренних элементов. Еще одни недостаток состоит в том, что трудно удалить загрязнения, отложившиеся на лопастях. Если фиксированная масса представляет собой важную и восстанавливаемую массу, то это устройство не подходит, так для него необходима жидкая фаза, используемая для удаления твердой фазы.
Еще одно устройство сепарации описано в документе WO99/54021. В этом документе описан сепаратор вращающегося типа с пакетом дисковидных гибких пластин. Для очищения пластин сепаратор останавливают. Благодаря силе тяжести пластины сепаратора изгибаются вниз и, тем самым, трутся друг об друга. Было обнаружено, что этого трущего воздействия достаточно для очищения пластин.
Недостаток этого устройства сепарации заключается в том, что в нем чрезвычайно трудно извлекать твердую массу из сепаратора. Еще один недостаток состоит в том, что в неработающем устройстве гибкие пластины могут прилипнуть друг к другу.
Еще одно устройство сепарации описано в документе SU 1369810. Это устройство сепарации снабжено первым несущим элементом, к которому прикреплены изогнутые гибкие пластины для сепарации. До пластин сепаратора можно достать через прорези в кожухе, который может вращаться под заранее заданным углом относительно первого несущего элемента. Благодаря вращению кожуха прорези перемещаются относительно несущего элемента и, таким образом, скользят вдоль поверхности пластин. Это прикладывает очищающее действие к пластинам, которые вытираются дочиста.
Снова это устройство меньше подходит для извлечения твердой массы из сепаратора. Для протирания и очищающего действия снова нужна жидкая фаза, таким образом ценные твердые вещества повторно разбавляются. Еще один недостаток протирающего кожуха состоит в том, что пластины нельзя снабдить разделителями или уплотнениями, так как это будет препятствовать перемещению пластин в прорезях протирающего кожуха. Без разделителей при высоких скоростях вращения гибкие пластины могут деформироваться, ухудшая, таким образом, хорошую производительность
при сепарации.
Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы улучшить известные в технике описанные выше сепараторы.
Авторы изобретения обнаружили, что эта цель может быть достигнута благодаря использованию пластин, которые способны раздвигаться при выпуске твердых частиц (в том числе при очистке). Это может быть достигнуто, если сделать пластины, по меньшей мере, частично гибкими и/или присоединить их к центральному несущему элементу с возможностью вращения. При необходимости каждая пластина может раздвигаться при вращении второй пластины, изогнутой таким образом, чтобы следовать за радиусом внешнего несущего элемента, таким образом, предотвращая прилипание к внешнему несущему элементу любых оседающих твердых частиц.
Хотя настоящая заявка сконцентрирована на обработке подаваемых потоков жидкостей, также настоящее изобретение может быть применено для сепарации капель или частиц потока газа, например, для фильтрации конкретного вещества из потоков выхлопных газов.
Таким образом, согласно первому аспекту, изобретение направлено на вращающийся сепаратор пластинчатого типа, содержащий вращающийся изогнутый несущий элемент и одну или более изогнутых пластин, причем одна или более изогнутых пластин соединены со вторым несущим элементом и поддерживаются первым несущим элементом, где между соседними изогнутыми пластинами и первым и вторым несущими элементами определены ограниченные пространства.
Согласно второму аспекту, изобретение может быть расширено путем использования гибких продолжений для изогнутых пластин, предназначенных для покрытия большей части внутренней поверхности первого несущего элемента.
Согласно конкретному варианту осуществления изобретения вращающийся сепаратор является устройством сепарации одного или более компонентов из потока сырья, указанное устройство содержит первый несущий элемент в виде закрытого барабана, который приводится во вращение вращающимся валом, и второй несущий элемент, расположенный соосно в первом несущим элементе, на указанном втором несущем элементе установлена одна или более изогнутых пластин, которые в виде дуг заранее заданной формы расположены между указанным вторым несущим элементом и указанным первым несущим элементом, на одном конце второго несущего элемента предусмотрено средство подачи, а на другом конце несущего элемента предусмотрено средство выпуска, указанное устройство сепарации отличается тем, что одна или более пластин являются, по меньшей мере, частично гибкими и/или присоединены ко второму
несущему элементу с возможностью вращения. Предпочтительно, чтобы пластины были изогнутыми. В конкретном варианте осуществления изобретения пластины содержат гибкие продолжения.
Другие целесообразные варианты осуществления изобретения содержатся в описании и в прилагаемой формуле изобретения.
Используемый в этой заявке термин "гибко соединенный" относится к любому соединенйю, которое способно перемещаться, вращаться, гибко изгибаться или растягиваться, при этом перемещение, вращение, изгиб или вытягивание обратимо, так что может быть вновь восстановлено исходное расположение соединенных частей. Примерам гибкого соединения являются соединения, аналогичные шарнирному, гнущиеся гибкие части или другие гибкие или вращающиеся соединения.
Используемый в этой заявке термин "гибкий материал" относится к упругим материалам, которые после деформации "помнят" свою исходную форму. Модуль упругости этих материалов обычно мал, обычно меньше примерно 10 кН/мм2,
2 2
предпочтительно меньше 7 кН/мм , более предпочтительно составляет от 0,1 до 5 кН/мм , и, как правило, предел упругости этих материалов обычно больше 10%, предпочтительно больше 5%, более предпочтительно больше от 0,01 до 2%. Малое значение модуля упругости означает, что эти материалы легко деформируются, то есть для деформации материала не требуется приложения чрезмерных сил. Большой предел упругости означает, что возможна деформация в одном или более направлениях, значительно превосходящая 10% и при этом не выходящая за пределы области упругой деформации, также известной как область Гука. Любая деформация объекта в этой области отличается тем, что после прекращения действия силы деформации форма этого объекта возвращается к исходной. Примерами гибких материалов являются резина, материалы, подобные силиконовой резине, природный каучук, бутадиеновый каучук, различные упругопластические материалы и подобные материалы. Также могут быть использованы другие синтетические или природные упругие материалы. Модуль упругости этих материалов обычно меньше 1 кН/мм2, а предел упругости значительно превосходит 100%.
Используемый в этой заявке термин "жесткий материал" относится к твердым материалам, которые трудно деформировать, в частности трудно согнуть. Модуль упругости этих материалов обычно большой, обычно более примерно 50 кН/мм2, предпочтительно больше 75 кН/мм2, более предпочтительно больше 100 - 1200 кН/мм2.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания, далее будут рассмотрены примеры устройства
сопряжения, со ссылками на следующие фигуры, на которых:
фиг. 1 - схематический вид в изометрии внутренней части сепаратора, соответствующего первому варианту осуществления изобретения, на этом виде, в частности, показан второй несущий элемент 2;
фиг. 2 - схематический вид в изометрии с разрезом сепаратора, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 3 - схематический вид в изометрии конструкции из пластин сепаратора, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 4 - схематический вид в изометрии конструкции из пластин, расположенной на внутреннем несущем элементе, который соответствует первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 5 - схематический вид в изометрии с разрезом пластинчатого сепаратора, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 6 - схематический вид в изометрии с разрезом пластинчатого сепаратора, соответствующего второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 7 - схематический вид в изометрии с разрезом пластинчатого сепаратора, соответствующего третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 8 - схематический вид сверху внутренних пластин сепаратора, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 9 - схематический вид сверху внутренних пластин сепаратора, изображенных при очистке, при этом сепаратор соответствует первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 10 - схематический вид сверху внутренней пластины, соответствующей третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 11 - схематический вид сверху внутренних пластин, соответствующих четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг. 12 - схематический вид в разрезе сепаратора, соответствующего пятому варианту осуществления изобретения;
фиг. 13 - схематический вид в разрезе конструкции из пластин, изображенной при очистке и соответствующей пятому варианту осуществления изобретения;
фиг. 14 - схематический вид устройства сепарации при работе;
фиг. 15 - схематический подробный вид сепаратора, соответствующего шестому варианту осуществления изобретения;
фиг. 16 - схематический подробный вид сепаратора, соответствующего еще одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 17 - схематический подробный вид сепаратора, соответствующего еще одному варианту осуществления изобретения.
В этом описании одинаковые или соответствующие части обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Показанные варианты осуществления изобретения никоим образом не должны считаться ограничениями изобретения.
На фиг. 1 показан вид в изометрии второго несущего элемента 2 устройства, которое соответствует изобретению. По обе стороны центрального элемента 5 второго несущего элемента 2 расположены полки 3 и 4. Несущий элемент 2 может вращаться относительно воображаемой оси 10.
На фиг. 2 показан сепаратор, в котором второй несущий элемент 2 может быть соосно расположен в первом несущем элементе 1. Первый несущий элемент 1 имеет форму закрытого барабана. Оба несущих элемента могут вращаться на вращающемся валу (не показан), который может вращаться относительно воображаемой оси 10.
На фиг. 3 показан вид спереди нескольких изогнутых пластин 6, которые могут быть использованы вместе со вторым несущим элементом 2. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, несколько изогнутых пластин 6 выполнены в виде пакета пластин, который можно легко установить на центральном элементе 5 второго несущего элемента 2, как показано на фиг. 4. Предпочтительно, чтобы изогнутые пластины 6 были однородно распределены на втором несущем элементе 2, то есть, по существу, находились на одном расстоянии друг от друга. Пластины 6 установлены между полками 3 и 4. На фиг. 5 показано устройство, соответствующее изобретению и содержащее первый несущий элемент 1 и второй несущий элемент 2, на котором установлены несколько изогнутых пластин 6.
На фиг. 6 показан вариант осуществления изобретения, в котором несколько изогнутых пластин 6 представляет собой несколько различных рядов пластин 6, 6', 6" и 6'", более конкретно четыре различных ряда пластин. Как показано на фиг. 7, в пространстве между различными рядами пластин 6, 6', 6", 6"' могут быть предусмотрена одна или более разделительных пластин 7, например круглых разделительных пластин 7. Различные разделительные пластины 7 устройства могут иметь разные диаметры.
На фиг. 8 показан вид сверху устройства, на котором изображен второй несущий элемент 2 с изогнутыми пластинами 6. На этой фигуре ясно показана геометрическая форма пластин относительно второго несущего элемента 2. Угол а между радиусом 8 второго несущего элемента и касательной 9 пластин 6 в млеете 12 соединения пластины 6 с центральным элементом 5 второго несущего элемента должен составлять больше 0°. Таким образом, согласно изобретению, изогнутые пластины 6 не установлены по радиусу
на втором несущем элементе, а установлены под углом а.
На фиг. 9 показан разрез гибких пластин 6, установленных на центральном элементе 5 второго несущего элемента 2, в момент осуществления очищения пластин 6. Во время очищения второй несущий элемент 2 с пластинами 6 извлекается по оси из первого несущего элемента 1. Несущий элемент 2 вращается так, чтобы удалять любое загрязнение с пластин 6. Благодаря действию центробежных сил гибкие пластины 6 склонны выпрямиться по радиусу наружу или почти по радиусу наружу, как показано на фиг. 9. Благодаря гибкой деформации пластин 6, загрязнения могут быть легко удалены.
На фиг. 10 показан альтернативный вариант осуществления устройства сепарации, содержащего только одну пластину 6. Пластина 6 намотана на центральный элемент 5 второго несущего элемента 2 и ее витки расположены на расстоянии друг от друга благодаря разделителям 11, которые обычно присутствуют на поверхности каждой пластины. Во время операции очистки этой пластины 6 она может быть размотана центробежными силами или любым другим способом.
На фиг. 11 показан другой альтернативный вариант осуществления сепаратора, в котором пластины 6 соединены с первым несущим элементом 1. При очищении пакета пластин, показанного на фиг. 11, загрязнения, находящиеся на пластинах, удаляют с помощью пластин, прижатых друг к другу благодаря центробежным силам, таким образом, выжимают любые загрязнения.
На фиг. 12 показан еще один вариант осуществления сепаратора. В этом варианте осуществления изобретения пластины 6 расположены вокруг центрального элемента 5 второго несущего элемента 2 аналогично пластинам тарелочного центробежного сепаратора. В этом случае снова пластины 6 выполнены из гибкого материала. В этом случае при очистке, как показано на фиг. 13, благодаря центробежным силам пластины 6 стремятся образовать плоские диски. Снова загрязнения могут быть легко удалены, так как пластины 6 принимают форму приблизительно плоских дисков и таким образом не мешают другим пластинам.
На фиг. 14 схематически показано устройство сепарации во время работы. При работе поток 13 сырья, направляемый во вращающееся устройство через средство подачи, расположенное на одном конце 16 устройства, течет параллельно или практически параллельно оси 10 вращения и доходит до средств 14, 15 выпуска, расположенных на другом конце 17 указанного устройства. Предпочтительно, чтобы устройство содержало, по меньшей мере, два средства 14, 15 выпуска, при этом одно средство 14 выпуска может быть расположено рядом со стенкой 18 первого несущего элемента и, таким образом, будет подходить для выпуска тяжелой фракции, а другое средство 15 выпуска может быть
расположено рядом с центральным элементом 5 второго несущего элемента 2 и, таким образом, будет подходить для выпуска легкой фракции.
Поток 13 сырья (который может представлять собой жидкость, газ, суспензию или эмульсию) в пространстве между гибкими пластинами 6 подвергается действию центробежных сил. Под влиянием центробежных сил один или более компонентов потока сырья или перемещается по направлению к центральному элементу 5 второго несущего элемента 2 или перемещается от оси вращения по направлению к внешней стенке 18 первого несущего элемента 1, в зависимости от его плотности по сравнению с плотностью окружающих компонентов. Таким образом, подаваемый поток 13 разделяют на основе плотности различных компонентов. В частности, устройство, соответствующее изобретению, подходит для сепарации смеси двух жидкостей, для извлечения твердых частиц из эмульсии или суспензии и для извлечения твердых частиц из смеси двух различных жидкостей, при этом при желании одновременно разделяются две различные жидкости.
На фиг. 15 показан сепаратор, соответствующий пятому варианту осуществления, в котором пластины 6 выполнены из жесткого материала, например, нержавеющей стали, при этом пластины 6 изогнуты и соединены с элементом 5 несущего элемента 2 с помощь петель 19. Петли 19 содержат зацепляющиеся части 21 и 22, при этом зацепляющиеся части 21 соединены с элементом 5 несущего элемента. 2, а соединительные части 22 соединены с пластинами 6. Зацепляющиеся части 21 и 22 петли 19 удерживаются вместе благодаря стержню 20. Зацепляющиеся части 21 и 22 могут вращаться друг относительно друга вокруг стержня 20. При нормальном выполнении операции сепарации пластины 6 в конструкции расположены близко друг к другу внутри несущего элемента 1. При выполнении операции очистки, когда внешний несущий элемент! снят и несущий элемент2 с пластинами 6 вращается, пластины тянутся наружу благодаря действию центробежных сил и, таким образом, можно легко удалить загрязнения с пластин.
На фиг. 16 показан центральный элемент 5, на котором расположены изогнутые пластины 6 (здесь показана только одна изогнутая пластина 6), причем изогнутые пластины 6 соединены через гибкое соединение 23 с вторичной изогнутой гибкой пластиной (или створкой) 24. В этом варианте осуществления несколько гибких пластин 24 совместно покрывают, по меньшей мере, часть, а предпочтительно всю внутреннюю поверхность несущего элемента 1, предпочтительно располагаясь по всей длине (или высоте, что соответствует размеру в вертикальном направлении на фиг. 16) несущего элемента 1. Достоинство этой конфигурации состоит в том, что исключается накопление отложений материала на поверхности внутренней стороны первого несущего
элемента 1 благодаря тому, что отложения материала накапливаются на гибкой пластине 24, а не на внутренней стороне первого несущего элемента 1. Таким образом, гибкие пластины 24 эффективно защищают поверхность первого несущего элемента 1 от накопления отложений. В результате извлечение первого несущего элемента 1 путем его сдвига становится гораздо легче, так как силы сдвига значительно меньше при отсутствии отложений материала на первом несущем элементе 1. В одном варианте осуществления этой конфигурации количество изогнутых пластин и размеры гибких пластин 24 выбраны так, что общая ширина изогнутых гибких пластин 24 покрывает всю внутреннюю окружность несущего элемента 1. Для этого варианта осуществления изобретения предпочтительно, чтобы длина (или высота) гибких пластин 24 была такова, чтобы также была покрыта вся длина несущего элемента 1, так что покрыта, по существу, вся площадь внутренней поверхности несущего элемента 1. Другими словами, в этом варианте осуществления длина каждой гибкой пластины 24 равна внутреннему диаметру несущего элемента 1, умноженному на число к и разделенному на количество гибких пластин 24 (или количеству изогнутых пластин 6).
Когда один или более компонентов отделяют из потока сырья и они находятся в устройстве, то возможно удалить один или несколько компонентов из устройства. Для этого первый несущий элемент 1 может быть снят в радиальном направлении со второго несущего элемента 2 устройства сепарации. Далее первый несущий элемент 1 становится доступным для очистки или изолирования компонента, прилипшего к стенке первого несущего элемента 1.
Для предотвращения прилипания материала к стенке первого несущего элемента 1, стенка покрыта вторичными изогнутыми пластинами 24. Радиус кривизны вторичных изогнутых пластин 24 может быть аналогичным или почти аналогичным радиусу первого несущего элемента 1.
Важное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что компоненты, которые содержатся на поверхности гибких пластин 6 и на поверхности вторичных гибких пластин 24, если присутствуют, далее могут быть легко удалены или изолированы благодаря быстрому вращению второго несущего элемента 2, который содержит несколько пластин 6 и возможно присутствующие вторичные пластины 24, при отсутствующем первом несущем элементе 1. Это вызывает такую деформацию гибких изогнутых пластин 6 и возможно присутствующих вторичных пластин 24, что они становятся расположенными, по меньшей мере, больше по радиусу относительно оси 10 вращения. Деформация пластин 6 и возможно присутствующих вторичных пластин 24 действует следующим образом: твердые компоненты, которые сильно прилипли к
пластинам 6 и возможно присутствующим вторичным пластинам 24, сбрасываются с пластин 6 и возможно присутствующих вторичных пластин 24. В то же время центробежные силы выбрасывают компоненты с гибких пластин 6 и возможно присутствующих вторичных пластин 24. Отделенные компоненты можно, например, собирать в отдельный приемный контейнер. Благодаря деформации пластин, которая вносит значительный вклад в отделение компонентов от пластин 6 и возможно присутствующих вторичных пластин 24, второй несущий элемент 2 с пластинами 6 и возможно присутствующими вторичными пластинами 24 может вращаться со значительно меньшей скоростью по сравнению со скоростью, используемой в технике в настоящее время.
Кроме того, в процессе отделения увеличивается объем, заключенный между первым несущим элементом 1, двумя пластинами 6 и возможно присутствующими вторичными пластинами 24 и вторым несущим элементом 2, в котором собирается часть компонентов в ходе процесса сепарации. Таким образом, предотвращается заклинивание собранных компонентов в процессе отделения.
Предпочтительно, чтобы пластины 6 были изготовлены из гибкого материала, чтобы после деформации пластины 6 возвращались к своей исходной форме. После отделения и удаления компонентов с пластин 6, они принимают свою исходную изогнутую форму. Когда присутствуют вторичные пластины 24, по тем же самым причинам предпочтительно, чтобы они были выполнены из того же материала, что и пластины 6.
Это особенно полезно при повторной установке второго несущего элемента 2 внутрь первого несущего элемента 1 устройства сепарации. Целесообразно, чтобы при очистке пластины 6 вытягивались под действием центробежной силы. Это вытягивание дополнительно способствует удалению загрязнений с поверхности пластин 6. То же самое относится к вторичным пластинам 24, если они присутствуют.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения пластины 6 установлены на втором несущем элементе 2 с помощью гибких соединений 12. Такое гибкое соединение 12 может способствовать тому, что пластины 6 располагаются по радиусу относительно вращающегося вала и оси 10 вращения при отделении компонента с пластин 6. Гибкое соединение может являться, например, шарнирным соединением.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вторичные пластины 24 установлены на пластинах 6 с помощью гибких соединений 23. Такое гибкое соединение 23 может способствовать тому, что пластины 23 располагаются по радиусу относительно вращающегося вала и оси 10 вращения при отделении компонента с пластин 24. Гибкое
соединение может являться, например, шарнирным соединением.
После осуществления очистки, пластины должны быть возвращены назад к их исходным положениям, чтобы их можно было возвратить в несущий элемент 1.
Это, например, можно осуществить с помощью кронштейна, который направляет пластины назад к их исходному положению, в то время как медленно поворачивается несущий элемент, на котором установлены пластины. Кронштейном можно управлять механически, автоматически или вручную. Могут быть использованы другие средства повторной установки пакетов пластин в их исходное положение.
Гибкие соединения 12, которые используют для установки пластин 6 на центральном элементе 5 второго несущего элемента 2, также могут быть выполнены из упругого и/или гибкого материала. Этот материал может быть тем же или другим материалом по сравнению с материалом, из которого выполнены пластины 6. Соединения могут быть снабжены точками поворота. Также могут быть использованы альтернативные соединения, такие как, например, шарниры, преграды или что-то подобное. В качестве альтернативы соединения 12 могут быть снабжены пружинами, нужными для возвращения исходной формы после осуществления операции очистки, указанные пружины аналогично могут быть выполнены из гибкого материала, который совпадает или отличается от материала, из которого выполнены пластины. В качестве альтернативы пружины могут быть выполнены из металла любой подходящей формы.
Гибкие соединения 23, которые используют для установки пластин 24 на пластинах 6, также могут быть выполнены из упругого и/или гибкого материала. Этот материал может быть тем же или другим по сравнению с материалом, из которых выполнены пластины 24. Соединения могут быть снабжены точками поворота. Также могут быть использованы альтернативные соединения, такие как, например, шарниры, преграды или что-то подобное. В качестве альтернативы соединения 23 могут быть снабжены пружинами, нужными для возвращения исходной формы после осуществления операции очистки. Указанные пружины аналогично могут быть выполнены из гибкого материала, который совпадает или отличается от материала, из которого выполнены пластины. В качестве альтернативы пружины могут быть выполнены из металла любой подходящей формы, например из нержавеющей стали.
В специальном варианте осуществления изобретения несколько пластин 6 представляют собой, по меньшей мере, два различных ряда пластин. Эти два ряда могут быть установлены один сверху другого на втором несущем элементе, предпочтительно с помощью гибкого соединения.
Размеры отдельных рядов пластин 6 могут быть аналогичны или различаться,
количество пластин в рядах может быть одинаковым или различаться. Геометрическая форма пластин 6 может быть одинаковой для всех пластин, также для достижения оптимальной производительности устройства сепарации целесообразно иметь различные слои пластин 6 с различной геометрической формой. В случае использования различных рядов пластин 6 возможно предусмотреть разделительную пластину, расположенную между двумя различными рядами пластин 6. Предпочтительно, чтобы разделительная пластина была круглой и она может как содержать отверстия, так и не содержать отверстия. Величина диаметра разделительной пластины может находиться в диапазоне между величиной диаметра центрального элемента (5) и величиной внутреннего диаметра первого несущего элемента. Предпочтительно, чтобы диаметр разделительной пластины составлял 95-99%, более предпочтительно 98-99% диаметра первого несущего элемента. Пластины первого ряда могут быть прижаты к пластинам другого ряда пластин 6 и/или разделительной пластине или могут быть расположены на некотором расстоянии от другого ряда пластин 6 и/или разделительных пластин.
В конкретном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, часть нескольких пластин 6 и возможно присутствующие пластины 24, а предпочтительно все упомянутые пластины снабжены покрытием. Это покрытие также может быть использовано для пластин одного ряда. Различные ряды могут быть покрыты по-другому, в зависимости от характеристик структуры смеси, которая должна пройти сепарацию. Одна или несколько пластин могут содержать покрытие, которое или химически активно или химически неактивно. Предпочтительно, чтобы покрытие было химически активно. Особенно предпочтительно, чтобы покрытие было способно улучшать или ускорять процесс сепарации. Покрытие может, например, являться гидрофобным или гидрофильным покрытием, но также возможно предусмотреть пластины с определенными функциональными химическими группами, которые позволят реализовать химические конкретные свойства. Другая возможность состоит в том, чтобы снабдить пластины силиконовым или аналогичным покрытием. Такие покрытия могут способствовать отделению с пластин твердых компонентов. Подходящими покрытиями являются, например, покрытия типа Teflon(r), силиконовые или другие покрытия. Свойства поверхности также могут быть приспособлены путем выбора материала самих пластин. В предпочтительном варианте осуществления изобретения использованное покрытие является износоустойчивым покрытием. Количество пластин, используемых в устройстве, зависит от предполагаемого использования и требуемого расстояния между пластинами.
Предпочтительно, чтобы наименьшее расстояние между двумя различными пластинами составляло от 0,1 до 500 мм, предпочтительно от 0,1 до 100 мм, более
предпочтительно от 0,1 до 50 мм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 5 мм. В предпочтительном варианте осуществления изобретения пластины, по существу, равноудалено распределены по указанному второму несущему элементу. Термин "по существу равноудалено распределены" в этом случае означает, что точки соединения элемента 5 и каждой отдельной пластины, по существу, находятся на одном расстоянии, например в пределах 25%, предпочтительно в пределах 10%, и распределены по окружности элемента 5.
Угол а между радиусом 8 второго несущего элемента и касательной 9 пластин 6 в точке соединения 12 пластины 6 со вторым несущим элементом 2 (показано на фиг. 8) больше 0°, предпочтительно больше 10°, и еще более предпочтительно больше 20°. Практически угол не может быть больше 90°. Предпочтительно, чтобы угол а составлял от 5 до 60°, более предпочтительно - от 10 до 45°.
В сепараторе, который соответствует настоящему изобретению, пластины 6 могут быть выполнены из материала, плотность которого аналогична или больше плотности текучих сред, которые подлежат сепарации. Это нужно для предотвращения того, чтобы при сепарации деформация пластин 6 из-за центробежных сил не была слишком большой. В случае, когда пластины выполнены из жесткого материала, плотность которого отличается от плотности текучих сред, которые подлежат сепарации, механической прочности пластин достаточно, по меньшей мере, для частичного предотвращения деформации пластин в ходе процесса сепарации.
Деформация может оказывать влияние на эффективность процесса сепарации. Пластины, соответствующие настоящему изобретению, могут быть снабжены уплотнениями или разделителями, которые обеспечивают наличие определенного расстояния между соседними пластинами. Эти разделители могут быть выполнены из того же материала, что и сами пластины, или могут быть выполнены из другого материала. Уплотнения или разделители могут быть изготовлены в той же самой пресс-форме, что и сами пластины. Уплотнения могут иметь различные формы, например, форму выступающих кулачков, выдавленных углублений, пальцеобразных выступов, разделителей в виде кулачков и подобного. В качестве альтернативы они могут быть установлены на пластины позднее. Уплотнения могут быть расположены так, чтобы различные разделители поддерживали другие разделители таким образом, чтобы по радиусу было получено такое количество массивов разделителей, которое максимально распределяет нагрузки при проведении операции.
Толщина пластин 6 может быть равномерной по всей их длине и ширине или может изменяться. Для увеличения максимальной эффективность может быть
использованы также любые другие геометрические формы пластин. Таким образом, пластины 6 могут быть, например, прямоугольными, квадратными, треугольными или иметь любую другую форму. Также пластины могут быть снабжены небольшими отверстиями, пазами или иметь любую другую поверхностную структуру, которая способна увеличить производительность устройства сепарации.
Пластины 6 могут быть прикреплены к внешнему несущему элементу 1 и/или внутреннему несущему элементу 2. Возможны многочисленные другие адаптации и модификации. Например, пластины могут быть частично усилены ребрами и/или полосками другого материала. Гибкие пластины также могут, например, использоваться только один раз, после чего пластины перерабатывают или выбрасывают.
На фиг. 17 показан еще один целесообразный вариант осуществления изобретения, в котором сепаратор дополнительно снабжен имеющим форму барабана вращающимся щеточным элементом 25, расположенным у входной стороны сепаратора. Этот элемент может вращаться соосно с несущими элементами 1 и 2. Этот элемент может быть снабжен гибкими стержнями 27, которые отходят от внутреннего несущего элемента и доходят до внешнего несущего элемента и могут способствовать протиранию внутренней части внешнего несущего элемента при снятии внешнего несущего элемента, обычно внешний несущий элемент тянут вверх перед извлечением твердого материала. Щеточный элемент также может ускорить поступающую жидкость. Аналогично щеточный элемент 26, расположенный на другой стороне сепаратора, может быть использован для восстановления части энергии от вращательного движения жидкости. Любые отложения, которые могут накапливаться между полкой 3 и первым несущим элементом 1, и которые могут вызвать заклинивание полки 3 и несущего элемента 1, протирают и, таким образом, предотвращают заклинивание несущего элемента 1 и полки 3. Во время цикла выпуска щеточные элементы также чистят благодаря центростремительным силам. Отношение высот щеточных элементов 25 и 26 и высоты пластин 6 может быть выбрано так, чтобы достигалось оптимальное очищение.
Также возможно объединение всех упомянутых выше различных вариантов осуществления изобретения и это находится в границах объема настоящего изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Вращающийся сепаратор пластинчатого типа, содержащий вращающиеся несущие элементы (1, 2) и одну или более изогнутых пластин (6), которые поддерживаются первым несущим элементом (1) и упруго соединены со вторым несущим элементом (2), отличающийся тем, что между соседними изогнутыми пластинами и первым и вторым несущими элементами образованы замкнутые пространства.
2. Сепаратор по п. 1, в котором, по меньшей мере, часть пластин выполнены из гибкого материала.
3. Сепаратор по любому из п.п. 1 - 2, в котором, по меньшей мере, часть пластин соединены со вторым несущим элементом (2) с возможностью вращения.
4. Сепаратор по п. 3, в котором, по меньшей мере, часть пластин (6) выполнены из жесткого материала и установлены с возможностью поворота относительно второго несущего элемента (2).
5. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 4, который дополнительно содержит первый несущий элемент (1) в виде закрытого барабана, установленного на валу с возможностью вращения.
6. Сепаратор пластинчатого типа по п. 5, который дополнительно содержит второй несущий элемент (2), расположенный соосно в первом несущем элементе (1).
7. Сепаратор пластинчатого типа по п. 6, в котором указанная одна или более пластин установлены на указанном втором несущем элементе (2), причем указанные пластины, по меньшей мере, частично направлены от указанного второго несущего элемента (2) к первому несущему элементу (1).
8. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 5 - 7, в котором на одном конце второго несущего элемента (2) расположено средство подачи, а на другом конце несущего элемента (2) расположено средство выпуска.
9. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 5 - 8, в котором угол а между радиусом второго несущего элемента (2) и касательной к пластине в месте ее установки на втором несущем элементе составляет больше 0°.
10. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 9, в котором указанная одна или более пластин имеют заданную дугообразную форму.
11. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 7 - 10, в котором указанная одна или более пластин (6) установлена на указанном втором несущем элементе (2) с помощью упругого шарнира.
12. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 10 - 11, в котором указанные
пластины выполнены в виде, по меньшей мере, двух различных рядов пластин при этом в пространстве между двумя рядами пластин установлена, по меньшей мере, одна разделительная пластина предпочтительно круглая разделительная пластина.
13. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 12, в котором указанные гибкие пластины являются упругими, то есть после деформации возвращаются к своей исходной форме.
14. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 13, в котором угол а между радиусом второго несущего элемента и касательной к пластине в месте ее соединения со вторым несущим элементом составляет от 5 до 85°, более предпочтительно -от 10 до 45°.
15. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 14, в котором рядом со средством подачи предусмотрена выполненная с возможностью вращения щетка в виде барабана.
16. Сепаратор пластинчатого типа по любому из п.п. 1 - 15, в котором на другой стороне сепаратора по отношению к средству подачи предусмотрена еще одна выполненная с возможностью вращения щетка в виде барабана.
17. Способ сепарации плотной фазы из более легкой фазы, включающий в себя следующие этапы:
- используют сепаратор по любому из п.п. 1 - 16;
- подают в сепаратор поток, содержащий две фазы;
- собирают плотную фазу путем вращения первого и второго несущих элементов и расположенных между ними пластин;
- останавливают подачу;
- извлекают более легкую фазу из сепаратора;
- открывают сепаратор, сдвигая первый несущий элемент;
- раздвигают пластины путем вращения второго несущего элемента и прикрепленных к нему пластин сепарации;
- собирают плотную фазу, которая выходит из раздвинутых пластин.
WO 2009/005355
1/8
-to-toool-
PCT/NL2008/050450
WO 2009/005355
2/8
PCT/NL2008/050450
4 6'
Fig. 7
WO 2009/005355
3/8
PCT/NL2008/050450
Fig. 9
WO 2009/005355
4/8
PCT/NL2008/050450
Fig. 11
WO 2009/005355
5/8
PCT7NL2008/050450
Fig. 14
WO 2009/005355
6/8
PCT/NL2008/050450
Fig. 15
WO 2009/005355
7/8
PCT/NL2008/050450
Fig. 16
WO 2009/005355
8/8
PCT/NL2008/050450
Fig. 17