201371. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kémiai reakciók létrehozására áramló folyadékban
1 HU 201371 A 2 A találmány kémiai reakciók áramló folyadékban történő létrehozására szolgáló berendezésre vonatkozik. Számos esetben van szükség a műszaki élet különféle területein kémiai reakciók lefolytatására, illetve kémiai-fizikai műveletek folyadékokban eszközlendő végrehajtására. Ezeknél az eljárásoknál az eredményesség és a hatásfok szempontjából fontos, hogy az alkalmazott vegyszereket ne egyszerre, hanem egymás után keverjék hozzá a folyadékhoz (oldathoz), és közben elegendő reakcióidőt is biztosítsanak a reakció kifejlődéséhez, a megkívánt hatás eléréséhez. Ilyen jellegű feladatot kell megoldani például akkor, amikor felszíni vízből - vagyis folyók, tavak vizéből - tisztítással ivóvizet állítanak elő; ebben az esetben ugyanis öt-hat féle vegyszer sorban egymás utáni adagolására is szükség lehet. Az egyes vegyszereket gyorsan és egyenletesen kell a vízzel összekeverni, és a beadagolási műveletek között egy-három percen keresztül - nyugodt áramlási viszonyok mellett - „reakciós időt" kell hagyni a kémiai reakció és a kémiai-fizikai folyamatok (például adszorpció, vagy koaguláció és pelyhesedés) eredményes lezajlására. A folyamatos üzemű technológiai berendezésekben nem mindig azonos az átaramló folyadék-, illetve vízhozam. A víztisztító berendezésekben például a mindenkori fogyasztási igényhez kell igazodnia, és emiatt a vegyszerbekeverőn 1:3 - 1:5 arányban is változhat az átáramló folyadékmennyiség; ennek ellenére azonban a vegyszerbekeverés hatásosságának változatlannak kell maradnia. A jelenleg ismert módszerekkel azonban ez maradéktalanul nem biztosítható. A vegyszeradagolás és -bekeverés hagyományos módja szerint ugyanis a vegyszereket egymáshoz csatlakoztatott nyitott vagy zárt tartályok közötti átvezető nyílásokba, illetve a tartályokat összekötő csővezetékekbe adagolják. Könnyen belátható, hogyha a vegyszer bekeveredését a beadagolás helyén áramló folyadék sebességére bízzuk. a folyadékhozam változásával a bekeverésre fordított sebesség-energia négyzetesen változik. Ha a hatásos vegyszer bekeveréshez szükséges folyadéksebességhez képest a folyadék tényleges sebessége a bekeverés helyén a felére csökken, ez a bekeverési energiának a negyedére csökkenését eredményezi, ami a hatásos bekeveréshez általában már nem elegendő. E problémát jelenleg járulékos keverőenergia betáplálásával. külön szivattyús keverővíz-bevezetéssel, vagy például keverőpropeller alkalmazásával igyekeznek kiküszöbölni, azonban mindegyik ismert megoldás igen költséges. A találmány feladata, hogy áramló folyadékban kémiai reakciók előidézésére alkalmas olyan berendezést szolgáltasson, amely egyetlen tartályban teszi lehetővé több vegyszer egymás után, időben eltoltan eszközölt bekeverését, a bekeverések intenzitásának a szabályozását, és ezzel az ideális reakciós időtartamok beállítását. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy több vegyszernek valamely folyadékáramba táplálása egyazon tartályon belül megvalósítható, ha a tartályon belül az egyes vegyszerek ..reakciós idejének" megfelelő nagyságú elkülönített, de egymással kapcsolatban álló tér-részeket hozunk létre, és a vegyszereket az áramlásirányban egymást követő átömlési helyeken tápláljuk az áramló folyadékba. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan berendezés segítségével oldottuk meg, amelynek a vegyszerrel kezelendő folyadék bevezetésére szolgáló betáplálónyílással, valamint a kezelt folyadék kibocsátására szolgáló kibocsátónyílással rendelkező tartálya, és a tartályba vegyszer bejuttatására szolgáló vezetékei vannak, és amelyre az jellemző, hogy a tartályban annak belső terét tér-részekre osztó, átömlőnyflást tartalmazó szakaszoló-elemek vannak; a folyadék áramlásirányát tekintve az átömlőnyílások után, azoktól távközzel terelő-ütköző elemek vannak elrendezve, és a vegyszerbetápláló vezetékek az átömlőnyílások tartományába torkollnak. Célszerű, ha a szakaszolóelemek - az átömlőnyflástól eltekintve - a tartály teljes keresztmetszeti területére kiterjednek. A találmány egy előnyös kiviteli alakjára az jellemző, hogy a szakaszoló-elemek az egymáshoz viszonyított távolságuk változtatására alkalmasan, a tartályban elmozgathatóan és - előnyösen tetszés szerinti helyen- rögzíthetően vannak kialakítva. Célszerű továbbá, ha a terelő-ütköző elemek a hozzájuk tartozó átömlőnyílás és a közöttük levő rés szélességének a változtatására alkalmasan - vagyis az átömlőnyílás felé és attól elmozgathatóan - vannak kialakítva. A terelő-ütköző elemek mozgatóelemhez, célszerűen a saját geometriai hossztengelyének az irányában elmozgatható menetes orsóhoz lehetnek rögzítve. Egy másik találmányi ismérv szerint a menetes orsó által alkotott mozgatóelem tengelyirányban rögzítve, de elforgathatóan van szerelve, és a terelő-ütköző elemek belső menetes agyrészükkel illeszkednek a menetes orsóra, és az agyrészek legalább egy részének a menetemelkedése egymástól eltérő. A berendezés egy másik kiviteli példája szerint a tartály henger alakú, és a szakaszoló elemek csonkakúp alakú lemezből készült elemek, vagy kör alakú lemeztárcsák. Lehetséges azonban az is, hogy a tartály három-, négy- vagy sokszögkeresztmetszetű, és a szakaszoló elemek e keresztmetszeti alaknak megfelelő csonkagúla- vagy lemezelemek. Egy további találmányi ismérvnek megfelelően az átömlő nyílások a szakaszoló elemekben centrálisán helyezkednek el, és a tartály hosszanti geometriai középtengelyébe esnek. Végül célszerű, ha a vegyszerbetápláló vezetékek- a folyadék áramlásirányát tekintve - közvetlenül az átömlőnyílás elé torkollnak. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesen, amelyek a berendezés néhány előnyös kiviteli példáját tartalmazzák. A rajzokon az 1. ábrán vázlatos függőleges metszetben látható egy gravitációs átfolyású, felül nyitott tartállyal rendelkező berendezés; a 2. ábrán ugyancsak függőleges metszetben egy zárt tartállyal rendelkező berendezést tüntettünk fel; a 3. ábrán fekvő helyzetű tartályt tartalmazó, zárt túlnyomásos rendszerben üzemelő tartályt ábrázoltunk vázlatos függőleges metszetben. Az 1. ábra szerinti berendezésnek álló helyzetű, hengeres 1 tartálya van. amely felül nyitott. Az 1 tartály fölé a vegyszerrel kezelendő víz bejuttatására szolgáló 2 betáplálócső torkollik, amelynek az alul levő betáplálónyílását 2a hivatkozási számmal jelöltük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
