164547. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázkeverékeknek az alkotók molekula- vagy atomsúlya szerinti frakciókra való szétválasztására

5 164547 6 örvénylés magjában a gáznyomás kisebb, mint az örvénylés kerületén. A házon a kamrával egytengelyűén, a ház, illetve kamra beömlővégénél egy kiömlőcső nyúlik keresztül. A ház, illetve kamra kiömlővégénél egy a kamrával tengelyirányban egy 5 vonalban levő kiömlőnyílás nyúlik keresztül a házon. A kiömlővégen levő kiömlőnyíláson a kamrából érkező örvénylő gázáram kerületi része áramlik keresztül. A beömlővégén levő kiömlőnyíláson a kamrából az örvénylő gáz magrésze 10 áramlik ki, úgyhogy a kisebb molekula- vagy atomsúlyú komponensek a beömlővég kiömlőnyüásán keresztül koncentrált állapotban, anagyobb molekula- vagy atomsúlyú komponensek pedig a kiömlövég kiömlőnyüásán keresztül kon- 15 centrált állapotban áramlanak ki. Ez a ciklon jellegű szétválasztó egyszerű és zökkenőnélküli konstrukciós kialakítású, mozgó alkatrészei nincsenek és a gyakorlatban előforduló gázok nagy mennyiségben való szétválasztására alkalmas annak 20 ellenére, hogy méretei kicsik. Az örvénylésben fellépő centrifugális erők a nagyobb molekulasúlyú vagy atomsúlyú részecskéket az örvénylés kerülete felé terelik,, a kisebb 25 molekula- vagy atomsúlyú részecskék pedig az örvénylés középső részébe vagy magrészébe kerülnek. Az örvénylés magrészében kisebb a gáznyomás, mint a kerületi részen. Mivel a találmány szerinti berendezésnél az örvénylés kerületi részét 30 és magrészét a szétválasztó kamra ellenkező végein vezetjük el, a szétválasztó kamra belsejében két ellentétes, illetve ellenkező irányú áramlás jön létre. A kerületi áram a kiömlővégen levő kiömlőnyílás felé, a magrészben kialakuló áram 35 pedig ellenkező irányban, a beömlővég felé, illetve a beömlővégén levő kiömlőcső irányában áramlik. Ez a jelenség a szétválasztó teret jelentősen megnöveli. A találmány szerinti, ciklon jellegű szét- 40 választók bármilyen megfelelő anyagból készíthetők, ha az anyag ellenáll a szétválasztani kívánt gázkeverék korróziós hatásának. Használható fémek, mint például rozsdamentes acél, alumínium, nikkel és krómötvözet. A fémek 45 azonban — ha csak nem önthetők — nehezen alakíthatók a találmányban megkívánt nagyon kis méretekre, Ezért előnyös kerámiák, üveg és műanyagok alkalmazása, ha ezek elég erősek, a nyomásnak ellenállnak és képesek ana, hogy 50 alakjukat a kezelés alatt levő gáz nyomása ellenére is megtartsák. Az ilyen anyagok fröccsöntéssel vagy présformázással alakíthatók vagy önthetők kívánt alakra, és mindenféle hátrány nélkül a tömeggyártás módszereivel készíthetők. 55 Olyan anyagok, mint például az üveg, porcelán, nylon, politetrafluoretilén, poliészterek, polikarbonátok, p lietilén, polipropilén, műgumik, fenol-formaldehid, karbamid-formaldehid és melamin-formaldehid gyanták megfelelően alkalmazhatók, 60 ugyanígy a polioximetilén és klórtrifluoretilén polimerek is. A ciklon jellegű szétválasztó előnyös kiviteli alakjánál a beömlővégén levő kiömlőnyílástól egy kiömlőcső, illetve csőalakú terelő nyúlik a 65 kamrába a gázbeömlő nyíláson vagy nyilasokon túl, amely a gázáramot a beömlővégén levő kiömlőnyílástól eltereli és előmozdítja, hegy a beömlővégén egy gázörvénylés alakuljon ki és innen a kamrán keresztül a kiömlövég felé haladjon. Az egy vagy több gázbeömlő nyílás érintőleges elhelyezése következtében a bevezetett gázkeverék ciklonszerű, illetve örvénylő áramlása jön létre. A gázbeömlő nyílások -ha egynél több van - egyenletes örvénylő áramlás létrehozása céljából egymástól egyforma távolságban vannak elhelyezve. Rendszerint elegendő, ha a gázbeömlő nyílások számát 2 és 6 közöttire választjuk. Ha a gázt nagy sebességgel ömlesztjük a kamrába, ezt a szétválasztó kamra ívelt falai örvénylésre kényszerítik, amely csavarvonal alakban halad a kamra kiömlővégen levő kerületi rész, illetve a kiömlövég felé. Fontos jellemző, hogy a ciklon jellegű szétválasztó kamra belsejében levő örvénylés (és ezért a szétválasztó kamra) átmérője nem nagyobb 5 mm-nél és előnyösen 2 mm vagy ennél kisebb. Az átmérő alsó határát csupán a kis méretű ciklonok gyártásának gyakorlati lehetőségei szabják meg. Egy gyakorlati alsó határ a 0,1 mm. A szétválasztó kamra hosszának nincs nagy jelentősége, azonban nem lehet nagyobb 200 mm-nél és nem lehet rövidebb 5 mm-nél, és ha az alak kúpos, a kiömlővégnél levő átmérőnek legalább 0,1 mm-nek kell lenni. A találmány szerinti eljárás kidolgozása folyamán azt találtuk, hogy a gáz alkotóit molekulasúlyuk vagy atomsúlyuk alapján nem lehet hatásosan szétválasztani akkor, ha a kamra átmérője 5 mm-nél nagyobb, és ntível az eddig ismert ciklonkamrák átmérői jelentősen nagyobbak, valószínűleg ez egyik oka annak, amiért a ciklon jellegű szétválasztókat eddig erre a célra nem használták. Ha az örvénylés átmérője 5 mm-nél nagyobb, mindkét komponens túlságosan nagy sebességgel mozog az örvénylés közepe felé ahhoz, hogy hatásos szétválás jöjjön létre. A kis méret megszünteti azokat a nehézségeket, amelyekkel a ciklon jellegű gáz szétválasztóknál az eddigi kísérletek során szembetalálkoztak. A szétválasztó kamrának (és örvénylésnek) kúp alakja nagy jelentőségű a szétválasztás hatásosságának javítása szempontjából. A kamra átmérőjének a kiömlövég felé csökkenni kell és ezáltal az örvénylés sugarát csökkentve növelni a centrifugális erőt. Ezért a kúpos alak nagyon fontos. A kamra készíthető egyenes oldalú, derékszögű alakban, amely a beömlővégtől a kiömlövég felé kúpos. Lehet továbbá részben hengeres, amely csupán a kiömlővégnél kúpos alakú. A kúp alaknak nem kell egyenletesnek, illetve egyformának vagy egyenes oldalúnak lenni. Konvex vagy konkáv ívelt oldalak is használhatók, amelyek íveltsége lehet egyenletes, növekvő vagy csökkenő. Az átmérő a kiömlövég felé csökkenhet folyamatosan vagy lépcsősen. így a kúp alakja sokféleképpen megválasztható, attól függően, hogy az adott esetben milyen szétválasztási körülményeket kívánunk létrehozni. A kúpalak meghatározható szokásos kísérleti alapon is. 3