Способ сепарации взвещенных частиц Советский патент 1977 года по МПК B01D51/08 

следования как показано на фиг. 1 а, б. Передний фронт импульса приводит частицу в движение в направлении, совпадающем с направлением смещения среды (Xj - амплитуда смещения среды). Вследствие большого времени релаксации по сравнению с длительностью импульса смещение частицы невелико. Под действием заднего фронта импульса направление движения частицы меняется на противоположное и за оставшееся время паузы равное Т-/ частица приобретает большие смещения в противоположном направлении. Результирующее смещение частицы под действием нескольких импульсов будет происходить в сторону, противоположную направлению распространения колебаний в среде. В случае, показанном на фиг. 1 в, частица в течение нериода следования импульса не получает смещения относительно своего первоначального полол ения вследствие равенства длительности импульса и длительности паузы. По мере роста длительности импульса при тех же соотношениях т и Г частица будет получать все большие смещения в направлении распространения колебаний среды (фиг. 1г) и в случае -т величина смещения частицы в течение нескольких нериодов может значительно превзойти амплитуду колебательного смещения самой среды (фиг. 1д).

Следовательно, изменяя длительность импульса и период его следования, можно избирательно производить отделение частиц различных размеров.

Установка для осуществления способа состоит из стеклянной трубы 1 длиной 0,5 м, по концам которой установлены пьезоэлектрические излучатели 2 и 3. В пильней части трубы расположена узкая стеклянная пластина 4, вокруг которой редкими витками намотана проволока 5. Импульсы на излучатели 2 и 3 подают от схемы б формирования сдвинутых импульсов.

Пример осуществления способа.

Перед заполнением трубы аэрозолем проволоку 5 нагревают, что предотвращает преждевременное осаждение частиц на стеклянную пластинку. После заполнения трубы аэрозолем на пьезопластииы от схемы формирования сдвинутых импульсов подают короткие сек. импульсы большой амплитудь (порядка 0,5-1,5 кВ). Проволоку 5 отключают от источника тока. Собственная резонансная частота пластин составляет 1 мГц. Добротность излучателей подбирается таким образом, чтобы после двух-трех периодов колебаний на собственной частоте собственные колебания пластины прекращались. Выбор частот и добротностей исключает влияние собственного излучения пьезопластин на изучаемый процесс. Колебания частоты (1 мГц) в воздухе практически не распространяются. Схема формирования импульсов позволяет 5 изменять амплитуды, длительности и периоды следования импульсов от 10 до 10 сек.

Пока остывает спираль, осаждение частиц на стеклянную пластину не происходит. В течение этого времени производится сепарация

0 частиц.

Излучатель 2 посылает в аэрозольную среду короткий импульс большой амплитуды («щелчок). Под действием этого импульса частицы начинают нанравленно двигаться.

5 После прекращения воздействия импульса они движутся по инерции. Через некоторый промежуток времени на излучатель 2 поступает следующий импульс и т. д. Наибольшее смещение получают частицы, время релакса0 Ции которых меньше длительности импульсов. Далее изменяют длительность и период следования импульсов. После этого частицы свободно седиментируют на стеклянную пластинку, которую затем помещают под оптический микроскоп и изучают распределение частиц по размерам вдоль пластинки. При этом дальше всего от излучателя расположены частицы наименьшего размера. Среди частиц размерами 5 мкм только 0,5% частиц

Q диаметром 0,3 мкм, среди частиц 1 мкм-1%, а среди частиц 0,5 мкм-35%, частиц диаметром 0,3 мкм. Характерным является тот факт, что вблизи излучателя практически нет частиц наименьщих размеров, а наибольшее

g их скопление наблюдается вдали от излучающего преобразователя. Частицы размерами меньше 0,3 мкм находятся еще дальще от излучателя. Среди них в незначительном количестве присутствуют и частицы больших размеров (в общей сложности до 15%).

Формула изобретения

Способ сепарации взвешенных частиц путем воздействия на них акустическими колебаниями, отличающийся тем, что, с целью сепарации частиц с размерами меньше 0,5 мкм и разделения частиц одинаковых размеров различной плотности, акустические колебания генерируют в виде импульсов с периодом, меньшим времени релаксации сепарируемой частицы, и длительностью, возрастающей от 0,1 до 1 времени периода следования импульсов.

Источники информации, используемые при экспертизе:

1. Патент США №. 2766881, кл. 209-136 от 16.10.56.

Г

1

К

,Фх

Zx Т

Т-ОдТ

ff)t-T/5

--о.вг

г-П

I-I I i

I I

JL

S)tT/2

г - 0,37

)f--2T/3

т:--о.81

i

д) i -9ф