(57)【要約】  本発明群は、汚染多成分要素を除去することによって液体及び気体を浄化するための技術に関するものである。装置は、形状が円錐形の少なくとも１つの中空スパイラル要素を含むハウジングを含み、分離穴が前記スパイラル要素の巻き部の少なくともいくつかの中に形成され、前記穴のそれぞれが、対応する分離チャンバーと連通する。流体媒体の質量及び遠心モーメントを補償することを目的とするノズルが分離穴に対向して配置される。流れがまわりを進むガイド要素が、ノズルの壁上に取り付けられる。各一連の巻き部の横断面面積及び半径が、浄化すべき物質の遠心モーメントに関する推定値を維持するための条件から選択される。方法は、上記の装置が浄化すべき媒体の流れを回転させることを含む。各巻き部中の汚染成分は、同軸の層として位置する。汚染成分が、分離穴を介して層毎に除去れる。浄化すべき流れの遠心モーメントの低下が、流体媒体のきれいな層を注入することによって補償される。技術的な結果：できるだけ完全な流体媒体の浄化。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための装置であって、
少なくとも１つの円錐形状の中空スパイラル要素から構成されたハウジングを有し、スパイラル要素巻き部の少なくとも一部に分離穴が形成され、前記穴のそれぞれが、対応する分離チャンバーと連通し、前記流体媒体の質量及び遠心モーメントを補償することを目的とするものが各分離穴に対向して配置され、ノズル壁が流線型のガイド要素をもたらし、少なくとも１つのスパイラル要素の連続する各巻き部の断面領域及び半径が、浄化する物質の遠心モーメントの推定値を維持する条件で選択される装置。
【請求項２】
前記ガイド要素は前記ノズル壁にヒンジを用いて取り付けられる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ガイド要素は断面領域にレンズ状の形を呈している請求項１に記載の装置。
【請求項４】
各分離チャンバーは、汚染成分を中和するいくつかの吸収剤を備えている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つのスパイラル要素の巻き部の少なくとも一部が、分離プロセスを制御し且つ作動させるためのフロータイプ設備を備えている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記設備は、電気化学的、キャビテーション的、電磁気的、化学的、振動音響的、又はそれらの任意の組み合わせの範囲から選択される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つのスパイラル要素の各巻き部の断面領域が、長方形、三角形又は偏菱形の形状を有することができる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つのスパイラル要素の複数の断面領域が異なる形状を有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジングは、互いに対して並直列に取り付けられる２以上のスパイラル要素を含むことができる請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための方法であって、前記方法は、
少なくとも１つのスパイラル要素の各巻き部で汚染成分が同軸の層として位置し、これらの層それぞれから少なくとも１つのスパイラル要素の中心までの距離が対応する層中の汚染成分の平均分子量に比例しているとき、浄化する物質の遠心モーメントに関する推定値に達するまで、汚染多成分要素を有する流体媒体の流れが請求項１から９に記載の前記装置によって回転されることと、
その後、全流量の遠心モーメントの平衡点を前記装置の前記分離チャンバーの方向に移すことによって、前記汚染成分を前記装置の分離穴を介して除去することと
を含み、
前記浄化する流れの前記遠心モーメントの低下が、前記除去された汚染成分の層と置き換えるように噴射される流体媒体の清浄な層によって補償される方法。
【請求項１１】
前記流体媒体流の分離及び沈殿特性が、前記装置における前記流体媒体流の通過プロセスの間、活性化作用を受ける請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記活性化は、電気化学的、キャビテーション的、電磁気的、化学的、振動音響的、又はそのいずれもの組み合わせの範囲から選択される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明群は、汚染多成分要素を除去することによって液体及び気体を浄化する技術に関し、産業の様々な部門、具体的には、たとえば製粉又は様々な廃棄物を浄化する建設産業において、その用途を見出すことができる。
【背景技術】
【０００２】
先進国では、環境汚染が生産高の増加に比例してますます増えている。
【０００３】
液体及び気体（以降、流体という）からなんらかの汚染要素を回収するためには、それらの性質及び浄化すべき流体媒体の性質に応じて、構造及び動作原理が異なる機器が使用される。ほとんどの場合、必要な浄化レベルを１つの機器中で達成することができず、その下流に配置される２つ以上の機器中で流体媒体を浄化することが必要である。それにしても、気体浄化手段は、気体浄化システムを備える工業ユニットから除去される、気体中に含まれる大気汚染物質の一部だけを回収する。
【０００４】
全世界では、毎年、２億トンを超える炭素酸化物、５千万トンを超える様々な炭化水素、約１億４８００万トンの二酸化硫黄、５３００万トンの窒素酸化物及び他の有害物質が大気中に排出されていることが立証されている（Ｍ．Ｙａ．Ｙｕｄａｓｈｋｉｎ、「Ｄｕｓｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｓｅｓ  ｉｎ  ｆｅｒｒｏｕｓ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ」、モスクワ、「Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉａ」、１９８４年、第３２０頁）。
【０００５】
同様の状況が、産業用及び家庭用の下水についても明らかである。
【０００６】
２つのカウンター・ベンドから構成された分離導管を含む捕捉分離器が知られている。第１のベンドは調整された開口部を備え、その開口部を通過する粗い断片が、遠心力の作用の下で分離され、粉砕のために戻される。第２のベンドでは、気体流がさらに浄化され、断片は、大きさによって区分され、さらに分離される（ＵＳＳＲ発明者証第１３６９７６４号、Ｃｌ．Ｂ０１Ｄ４５／１２の明細書、１９８８年１月３０日公開）。
【０００７】
しかし、前記捕捉分離器は、気体流から捉える固体の断片が、極めて狭い範囲であることが特徴であり、そのことによって、気体浄化のレベルが大いに低下している。
【０００８】
本発明にもっとも近い先行技術としては、ハウジングと、スパイラル分離導管であって、その壁の外側表面が長手方向のリブを呈するスパイラル分離導管と、多孔性材料のチューブの形でリブの間に配列される多孔性スクリーンとを含むスパイラル分離器があるＵＳＳＲ発明者証第１２６４９６３号、Ｃｌ．Ｂ０１Ｄ４５／１２の明細書、１９８６年１０月２３日公開）。知られたスパイラル分離器は、主に気体流から液体を分離するように設計される。分離すべき流れが、この知られた分離器の分離導管中を移動するとき、遠心力の作用によって液体が分離されて、チューブの壁上に落下し、その壁中を貫通して分離導管壁に面する外側表面上に進み、その両方が行われ、そして外側表面及び内側表面を介して、さらにまたチューブの多孔性材料の毛細管を介して分離領域から除去される。長手方向のチューブによって、分離導管の区域中の流れが一様に分布され、横断面の変動が滑らかにされる。
【０００９】
前記スパイラル分離器の主な欠点は、気体流から除去される汚染物質の範囲が狭いことであり、液体だけを検討した場合、前記範囲は、多孔性材料の毛細管のサイズによって限定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳＳＲ発明者証第１３６９７６４号
【特許文献２】ＵＳＳＲ発明者証第１２６４９６３号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｍ．Ｙａ．Ｙｕｄａｓｈｋｉｎ、「Ｄｕｓｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｓｅｓ  ｉｎ  ｆｅｒｒｏｕｓ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ」、モスクワ、「Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉａ」、１９８４年、第３２０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明によって解決すべき技術的タスクは、汚染多成分要素を除去するために、流体媒体（液体又は気体）の浄化レベルを最大にすることである。本発明は、第１の特許主題によって提出された目標を解決する。具体的には、形状が円錐形である、少なくとも１つの中空スパイラル要素から構成されたハウジングを含む、汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための装置を使用して、目標が解決される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
スパイラル要素の少なくとも一部である巻き部（turn）が分離穴をもたらし、その穴のそれぞれが対応する分離チャンバーと連通する。分離穴に対向して配置されるのは、液体媒体の質量及び遠心モーメントを補償することを目的とするノズルであり、流線型のガイド要素が、ノズルの壁上に設けられる。少なくとも１つのスパイラル要素の各次々と続く巻き部の横断面面積及び半径は、浄化すべき物質の遠心モーメントについての推定値を維持するための条件を順守するように選ばれる。
【００１４】
前記ガイド要素は、主に弾性材料から作られて、その横断面では、たとえばレンズ形状を呈し、ガイド要素の端部の１つをヒンジによって前記ノズルの壁と関節接合することができる。
【００１５】
分離チャンバーには、汚染成分を中和する吸収剤を供給することができ、分離チャンバーを備える巻き部は、分離プロセスを制御し作動させるための複合の機構が、設けられる。
【００１６】
少なくとも１つのスパイラル要素の巻き部の少なくとも一部は、分離プロセスを制御し作動させるためのフロータイプ設備をもたらすことができる。
【００１７】
前記機構は、次の範囲、すなわち、電気化学的、キャビテーション的、電磁気的、化学的、振動音響的なもの、又はそれらの任意の組み合わせから選択することができる。
【００１８】
少なくとも１つのスパイラル要素の各巻き部の横断面領域は、その形状を長方形、三角形又は偏菱形とすることができる。
【００１９】
装置の実施例は、スパイラル要素の横断面領域が異なる形状であるときでも可能である。たとえば、スパイラル要素の巻き部の横断面領域が、浄化プロセスの間に解決すべきタスクに応じて、巻き部毎に、長方形（装置中への流体媒体の注入口で）から三角形又は偏菱形に、又は異なる形状に（流体媒体がこの装置中を進むとき）変化する。
【００２０】
浄化装置の実施例によれば、そのハウジングは、互いに対して並直列に取り付けられる２つ以上のスパイラル要素を含むことができる。
【００２１】
別の実施例によれば、技術目標は、汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための方法の実装形態によって解決され、その方法は、汚染成分が少なくとも１つのスパイラル要素の各巻き部中に同軸の層として位置する場合、浄化すべき物質の遠心モーメントに関する推定値が得られまで、前記装置が汚染多成分要素を含む流体媒体流を回転させることを含む。
【００２２】
少なくとも１つのスパイラル要素の各巻き部中の汚染成分が同軸の層状に位置する場合、スパイラルの巻き部は、リングに等しくなるように設けることが必要である。前記層からの、それぞれの少なくとも１つのスパイラル要素の中心までの距離は、対応する層からの汚染成分の平均分子量（原子質量）に比例する。その後、汚染成分は、全流量の遠心モーメントの平衡点を装置の分離チャンバーに移すことによって、分離穴を通じて層毎に除去される。浄化すべき流量に関する遠心モーメントがその結果として低下したことは、除去した汚染成分の層の代わりに、流体媒体の純粋な層を供給することによって補償される。
【００２３】
流体媒体流の分離及び沈殿作用の性質は、その流れが浄化装置を通って進む間、電気化学的、キャビテーション的、電磁気的、化学的、振動音響的な活性化、又はそのいずれもの組み合わせに従うことができる。
【００２４】
本発明は、図面を用いて説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための装置を概略的に例示する図である。
【図２】図１の断面Ａ−Ａを示す図である。
【図３】図２の断面Ｂ−Ｂを示す図である。
【図４】図２の断面Ｃ−Ｃを示す図である。
【図５】浄化装置のハウジングの実施例を示す図である。
【図６】図５のＤから見た図を示す図である。
【図７】浄化装置のハウジングの別の実施例を示す図である。
【図８】図７のＥから見た図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示すように、汚染多成分要素を除去することによって流体媒体を浄化するための装置は、少なくとも１つの中空スパイラル要素１から構成されたハウジングであって、そのスパイラル要素のすべての巻き部が、たとえば長方形の区域を呈し、その巻き部の外側表面に設けられる分離穴２（図３、４）を介して、対応する分離チャンバー３と連通する、ハウジングを含む。流体媒体の質量及び遠心モーメントを補償するように設計されるノズル４が、対応する分離穴２に対向してスパイラル要素の各コイルの内側から設けられる。
【００２７】
ノズル壁４上に、流体媒体流を分離穴２に誘導し、流線型の形状である、たとえば図３及び４に示す要素５が、たとえばヒンジの助けによって取り付けられる。要素５のサイズ、さらにまた分離穴２のサイズは、具体的な技術的浄化プロセスの所与のパラメーターに従って選択することができ、そしてスパイラル要素１の各次々と続く巻き部の横断面面積及び半径は、浄化すべき物質のための遠心モーメントの計算値を一定にする条件で計算される。
【００２８】
分離チャンバー３を有するスパイラル要素１の各コイルは、分離プロセスを制御し作動させるためのフロータイプ設備６が与えられ、その機構は、汚染要素の組成に応じて、電気化学的、キャビテーション的、電磁気的、化学的又は振動音響的なものとすることできる。言及する変形のいずれもの他の組み合わせも実行することができる。
【００２９】
図５、図６及び図７、図８は、浄化装置のハウジングの２つの可能な実施例を示す。図５及び図６の装置の実施例によれば、各スパイラル要素は、巻き部を１つだけ有し、図７及び図８によれば、巻き部をいくつか有し、それらのすべてが互いに対して並直列に配列される。
【００３０】
図５及び図６に示す装置の実施例は、１つ又は２つの成分の流体媒体、基本的には気体媒体、たとえばセメント粉塵を浄化するために使用することができ、ところが図７及び図８の装置の実施例は、液体媒体を浄化するのにより適している。
【００３１】
図５から図８の矢印Ｆは、多成分要素によって汚染された流体媒体の流れの移動方向を装置の注入口で示し、これらの図の矢印Ｇは、多成分要素によって汚染された流体媒体の流れの移動方向を装置の排出口で示す。具体的には、図５及び図６では、ハウジングの巻き部の直径は、流体媒体の下流方向に行くにつれて減少し、ところが図７及び図８では、装置のハウジングは、形状が円錐形のスパイラル要素からなり、１つのスパイラル要素の、直径が最小の巻き部が、別のスパイラル要素の、直径が最大の巻き部にリンクされる。
【００３２】
この現象は、それらの原子質量に関して互いにほとんど違わない多成分を多数含む流体媒体を超微細に分離する場合、ちょうど装置の終わりで、直径が最小の巻き部で、物理法則に従って得られる非常に大きい遠心モーメントを生成する必要があるということによって説明されるが、そうは言うものの、巻き部が単独であることによって、主流は、分離チャンバーをバイパスして通過する。
【００３３】
装置を設計するとき、必要な結果が得られる２つの実施例が存在しており、それらの第１のものは、直径が最小である巻き部を有するスパイラル要素を、達成される遠心モーメントによって完全な分離が得られるまで、伸ばすことを提案しているが、しかし、それには、水圧耐性が極端に増加するので、かなりのエネルギー消費が必要である。第２の実施例は、達成される遠心モーメントを「壊す」ために、そして同軸に配列された層を混合させるために、すなわちそれは、どちらも経済的に有利ではないが、すべてのプロセスを再スタートさせるために、スパイラル要素から出た流れを加速装置に戻すことを提案している。
【００３４】
衝突が現れることを防止するために、同軸状に構築された流れによって獲得されるもっとも大きい遠心モーメントは、実際には、損失なく、浄化プロセスを引き継ぐ次のスパイラル要素に伝えられる、言い換えると、流体媒体の浄化のレベルは、多成分要素の同軸状に配列された層の秩序を乱すことなく、滑らかに増加する。
【００３５】
本装置は、次のように動作する。
【００３６】
図１、図３及び図４に関して、ローマ数字Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶは、汚染多成分要素の流れを装置の注入口で指定する。浄化すべき流体媒体は、所定の速度で装置に入るとき、言及する汚染多成分要素は、全流れ中で混沌として分布している。
【００３７】
浄化すべき流体媒体の流れが、装置のハウジングのスパイラル要素１に沿って回転して移動する間、或る推定値の遠心力が生じて、装置の各巻き部中で汚染多成分要素が、それらの平均分子量に従って同軸の層Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶに分布するようにされ、そしてそれらの層は、装置の巻き部のもっとも大きい半径に対応して位置を占める傾向がある。
【００３８】
しかし、汚染多成分要素の同軸の層Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの遠心力は、装置のハウジングの一部を形成するスパイラル要素の壁１の反力によって釣り合わされ、それによって、浄化すべき流体媒体の流れ中に遠心モーメントが生成される。
【００３９】
浄化すべき流体媒体流は、分離穴２に達すると、しばらくの間、ハウジングのスパイラル要素の壁１からの反力の作用を失い、そのために浄化すべき流体媒体流のための遠心モーメントの平衡が失われて、その平衡点が分離チャンバー３に移ることになって、図のアイテムＩＶによって指定される、スパイラル要素の巻き部１の外側壁に隣接する汚染多成分要素の同軸の層が押し出される。
【００４０】
ところが、浄化すべき流体媒体流の慣性が大きいので、汚染多成分要素のわずかな部分だけが分離チャンバー３中に移動する。それは、浄化すべき流体媒体流中の遠心モーメントの平衡点の、分離チャンバー３への方向での移動レベルが、ガイド要素５の位置及びサイズによって、さらにまた分離穴２のサイズによって調整されるからである。
【００４１】
汚染多成分要素の物理化学的な性質に応じて、汚染多成分要素を中和する、或る対応する種類の吸着剤、吸収剤又は反応剤が、分離チャンバー３中に配置され、それらの量は、標準構造の油圧シール（図示せず）を介して絶えず補給される。
【００４２】
汚染多成分要素の層を除去しながら、それを中和した後、いくらかの量の運動量及び流体媒体が失われ、そのために浄化すべき流体媒体流のための遠心モーメントの値が低下する。浄化すべき流体媒体流の遠心モーメントを推定値まで回復するためには、スパイラル要素の注入口に設けられるノズル４を介して、スパイラル要素の内部から、図面でアイテム０によって指定され、汚染多成分要素の流れに追加の衝撃を与える流体媒体の新しい層が、注入される（図３）。
【００４３】
同じ現象が、装置のハウジングのスパイラル要素Ｉの次の巻き部中で流体媒体流によって繰り返される。この場合でだけ、汚染要素の層ＩＩＩが分離チャンバー３に入り、前のステージで除去された汚染要素の層ＩＶの代わりとなる。除去された層ＩＩＩの代わりに、それぞれのノズル５を介して、図面でアイテム０１によって指定される流体媒体の純粋層が、このスパイラル要素１の巻き部中に注入されて、汚染多成分要素の流れにいくらかの追加の衝撃を与える（図４）。
【００４４】
さらに、プロセスは、流体媒体流から汚染多成分要素がすべて完全に除去されるまで、実行される。
【００４５】
さらに、浄化すべき流体媒体のために遠心モーメントの推定値を維持するためには、各次々と続く巻き部の横断面面積及び半径が、汚染物質の組成に応じて計算される。この場合、巻き部の数は、装置では限定されず、その数は、また汚染物質の組成に、及び浄化レベルに依存する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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【国際調査報告】
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