Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками
DISTILLER WITH DRYERS INSTALLED ONE ABOVE ANOTHER

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для очистки или дистилляции жидкостей путем их нагрева и последующей перегонки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известен дистиллятор, содержащий последовательно соединенные перегонный куб, сухопарники, расположенные снаружи, и емкость для сбора готового продукта. При этом сухопарники имеют горизонтальную компоновку [RU 17533, дата приоритета: 30.10.2000 г., дата публикации: 10.04.2001 г., МПК: C12G 3/12].
Известен дистиллятор, содержащий последовательно соединенные патрубками перегонный куб, сухопарники, имеющие горизонтальную компоновку и расположенные снаружи перегонного куба, и охладитель. [RU 170440, дата приоритета: 19.09.2016 г., дата публикации: 25.04.2017 г., МПК: В01 D3/02].
В качестве прототипа выбран дистиллятор, который содержит последовательно соединенные перегонный куб, сухопарники, имеющие вертикальную компоновку, расположенные снаружи перегонного куба и холодильник. При этом соединение сухопарников обеспечивается посредством металлической трубки [RU 156853, дата приоритета: 30.12.2014 г., дата публикации: 20.11.2015 г., МПК: B01D 3/00].
Преимуществом прототипа перед другими известными аналогами является высокая степень очистки конечного продукта и компактность за счет применения нескольких вертикально расположенных сухопарников. Однако данная конструкция имеет недостатки, которые заключаются в том, что сухопарники расположены на расстоянии друг от друга, а прогрев дистиллята в сухопарниках обеспечивается только за счет паров дистиллята, подводимых через тонкую соединительную металлическую трубку, в результате чего процесс повторного закипания конденсата в сухопарниках происходит очень медленно, что увеличивает энергоемкость процесса дистилляции и снижает эффективность дистиллятора.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности дистиллятора.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение энергоемкости процесса дистилляции. Сущность изобретения заключается в следующем.
Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками содержит последовательно соединенные перегонный куб, сухопарники и элемент конденсации дистиллята. В отличие от прототипа каждый сухопарник имеет общую поверхность с вышестоящим сухопарником, при этом сухопарники соединены разъемно.
Сухопарники обеспечивают очистку дистиллята и содержат полый корпус с нижним и верхним основаниями. Каждый сухопарник имеет общую поверхность с вышестоящим сухопарником, что обеспечивает возможность возникновения процесса теплообмена между ними. При этом общая поверхность сухопарников может быть образована различными способами.
Общая поверхность сухопарников может быть образована соприкосновением верхнего основания нижестоящего сухопарника и нижнего основания вышестоящего сухопарника. При этом величина площади соприкосновения может быть любой, но при этом она должна быть достаточной для возникновения процесса теплообмена между сухопарниками.
Общая поверхность сухопарников может быть образована только верхним основанием нижестоящего сухопарника, в таком случае вышестоящий сухопарник может не иметь нижнего основания, или наоборот, общая поверхность может быть образована только нижним основанием вышестоящего сухопарника, в таком случае нижестоящий сухопарник может не иметь верхнего основания.
Общая поверхность сухопарников может быть образована вставкой, которая может представлять собой пластину или иной конструктивный элемент и может иметь форму и размер, соответствующие одному из оснований сухопарников, или ее размер может превышать размер оснований сухопарников. Вставка может иметь стенки или борта, обеспечивающие возможность скрепления сухопарников между собой. Также вставка может не иметь стенок или бортов, в таком случае сухопарники могут иметь отбортовку на внутренней поверхности, изгиб или сужение, обеспечивающие возможность установки и фиксации вставки.
Скрепление сухопарников между собой может обеспечиваться посредством раструбного, фланцевого, муфтового резьбового или иных известных видов соединений. Например, вышестоящий сухопарник может надеваться на нижестоящий сухопарник, или наоборот.
Соединение внутренних полостей сухопарников для обеспечения движения паров дистиллята из одного сухопарника в другой может быть обеспечено соединительными элементами, установленными в основания сухопарников или вставку. Также соединительные элементы могут быть установлены в боковые поверхности сухопарников. Соединительные элементы могут быть представлены трубками, патрубками или штуцерами.
Дополнительно соединительные элементы сухопарников могут быть снабжены обратным клапаном, обеспечивающим возможность снижения риска стекания дистиллята из вышестоящего сухопарника в нижестоящий. Обратный клапан может быть представлен шаровым или пружинным клапаном, либо обратным затвором. Также функция обратного клапана может быть реализована посредством колпачка, надетого сверху на соединительный элемент, вертикально установленный в общую поверхность сухопарников, образованную основанием сухопарника или вставкой. При этом колпачок может иметь отбортовку на внешней поверхности, при изменении размера которой может обеспечиваться возможность регулирования усилия прижатия колпачка к торцевой поверхности соединительного элемента дистиллятом в сухопарнике, что позволяет увеличить время нахождения паров дистиллята в нижестоящем сухопарнике, либо в перегонном кубе.
Элемент конденсации дистиллята обеспечивает возможность конденсации паров, поступающих в него из сухопарника. Элемент конденсации дистиллята может представлять собой двухконтурный охладитель, змеевик или царгу, или элемент конденсации может быть представлен совокупностью любых вышеуказанных элементов, что позволяет дополнительно обеспечить повышение степени очистки дистиллята. Элемент конденсации дистиллята может представлять собой холодильник, снабженный штуцерами подвода и отвода охлаждающей жидкости и содержащий внутри змеевик. При этом холодильник может быть установлен над последним сухопарником, а вход змеевика может быть расположен вертикально, что обеспечивает возможность конденсации тяжелых фракций и стекания их обратно в сухопарник или перегонный куб.
Перегонный куб может иметь произвольную форму, размер и объем и может содержать сливной кран. Все элементы дистиллятора могут быть изготовлены из любого термостойкого материала, например, металла, стекла или керамики.
Элементы дистиллятора последовательно соединены между собой, что подразумевает их соединение в том порядке, в котором обеспечивается движение паров дистиллята. При этом для соединения элементов дистиллятора между собой могут быть применены как разъемные, так и неразъемные способы соединения, а в качестве соединительных элементов могут быть применены патрубки, шланги, штуцеры и иные известные приспособления.
Дополнительно для обеспечения удобства эксплуатации дистиллятора любой из элементов может содержать электронный и/или биметаллический термометры.
Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что каждый сухопарник имеет общую поверхность с вышестоящим сухопарником, при этом сухопарники соединены разъемно, что обеспечивает возможность возникновения процесса теплообмена между поверхностями сухопарников, благодаря чему уменьшается длительность прогрева и увеличивается скорость повторного закипания дистиллята в сухопарниках, что позволяет достичь технический результат, заключающийся в снижении энергоемкости процесса дистилляции, тем самым увеличивая эффективность дистиллятора.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень»
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками, которые скреплены резиновыми кольцами, общая поверхность образована верхним основанием нижестоящего сухопарника и нижним основанием вышестоящего сухопарника, а соединение внутренних полостей сухопарников обеспечивается металлической трубкой, установленной в боковую поверхность, общий вид.
Фиг. 2 - Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками, которые скреплены резьбовым соединением, общая поверхность образована нижним основанием вышестоящего сухопарника, а соединение внутренних полостей сухопарников обеспечивается вертикальной трубкой, установленной в нижнее основание сухопарников и снабженной колпачком, общий вид.
Фиг. 3 - Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками, общая поверхность которых образована вставкой с бортами, обеспечивающими скрепление сухопарников между собой, а соединение внутренних полостей обеспечивается через боковые поверхности посредством шлангов, надетых на штуцеры, общий вид.
Фиг. 4 - Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками, которые скреплены раструбным соединением, общая поверхность которых образована вставкой, а соединение внутренних полостей сухопарников обеспечивается вертикальной трубкой, снабженной колпачком, установленной во вставку, общий вид.
Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками состоит из последовательно соединенных перегонного куба 1, сухопарников 2, 3, 4 и элемента 5 конденсации дистиллята. При этом сухопарники соединены соединительными элементами 6, между сухопарниками 2 и 3 и сухопарниками 3 и 4 образована общая поверхность.
Изобретение работает следующим образом.
Дистиллятор с установленными друг над другом сухопарниками устанавливают на источник тепла, при этом продукты перегонки в перегонном кубе 1 начинают нагреваться, и происходит образование паров дистиллята. Пары дистиллята поступают в сухопарник 2, где они конденсируются и осаждаются. Дистиллят в сухопарнике 2 подогревается находящимися в перегонном кубе 1 и поступающими из него парами дистиллята. Пары дистиллята из сухопарника 2 поступают в сухопарник 3, где они вновь конденсируются и осаждаются. При этом пары дистиллята, образующиеся в сухопарнике 2, подогревают общую поверхность сухопарников 2 и 3, нагревая таким образом сконденсированный в сухопарнике 3 дистиллят. Дистиллят в сухопарнике 3 нагревается, и пары дистиллята поступают из сухопарника 3 в сухопарник 4, подогревая при этом их общую поверхность, снижая время и энергозатраты на проведение процесса дистилляции. В конце цикла пары дистиллята конденсируются в элементе 5 конденсации дистиллята и выводятся наружу. Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении энергоемкости процесса дистилляции, и повышается эффективность дистиллятора.