專(zhuān)利名稱(chēng)：將流體混合物分離成為載流流體和補(bǔ)足成分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將流體混合物分離成載流流體和補(bǔ)足成分的方法。
背景技術(shù)：
流體混合物為包含若干成分的多種物理介質(zhì)。這些流體混合物可以是單相的、即單由一種液相或氣相構(gòu)成，也可以是多相的、即由至少一第一液相或氣相和至少一第二液相、氣相、固相或膠態(tài)相構(gòu)成。
對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，需要將流體混合物的成分分離成載流流體和補(bǔ)足成分。為達(dá)成此目的，采用有多種方法，例如膜濾法、毫微或微濾法、反滲透法、流體膜乳膠法、以及上述方法的組合；機(jī)械分離法、超聲波分離法、電分離法、和混合型的分離法(例如，電磁分離法)，或蒸餾法。
由于流體混合物的多樣性，故下文中也將術(shù)語(yǔ)《流體混合物》稱(chēng)作《物理介質(zhì)》，將術(shù)語(yǔ)《載流流體》稱(chēng)作《載體介質(zhì)》，將術(shù)語(yǔ)《補(bǔ)足成分》稱(chēng)作《被分離介質(zhì)》。
公知有通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)濾對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行分離的方法和設(shè)備。它們遵循以下基本原理—分離設(shè)備被一分離機(jī)構(gòu)、例如過(guò)濾器劃分成兩個(gè)區(qū)域，其中之一利用靜態(tài)或脈沖能源對(duì)物理介質(zhì)施加作用，例如通過(guò)灌注泵對(duì)物理介質(zhì)施加壓力，上述灌注泵在過(guò)濾器相對(duì)的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，—使用例如對(duì)向流體流，對(duì)分離機(jī)構(gòu)例如過(guò)濾器施加補(bǔ)足作用，從而對(duì)過(guò)濾器表面上的孔進(jìn)行清理以及對(duì)使該孔結(jié)塊而阻礙其功能的顆粒進(jìn)行清除，—通過(guò)實(shí)施上述作用將物理介質(zhì)(被凈化)分離成載體介質(zhì)(凈化了的)和被分離的顆粒，該顆粒被單獨(dú)地排除到設(shè)備的外部。
用于物理介質(zhì)的分離及凈化的現(xiàn)有方法和設(shè)備存在以下主要缺點(diǎn)—在凈化物理介質(zhì)的過(guò)程中耗能較高，—分離系統(tǒng)、例如過(guò)濾器的使用壽命較短，使用靜態(tài)過(guò)濾方法時(shí)需對(duì)其進(jìn)行頻繁的替換，—分離系統(tǒng)、例如過(guò)濾器的再生包括由于高流速和/或沿著需被清潔的過(guò)濾器表面產(chǎn)生的亂流而帶來(lái)的大量額外的物質(zhì)消耗和能量消耗，—作用在被分離(被凈化)顆粒上的高速亂流會(huì)給日后的使用帶來(lái)破壞性作用，—由于逐漸形成過(guò)濾器孔的堵塞以及為減緩堵塞速度而使用的減小了直徑的材料，故分離系統(tǒng)的額定工作效率較低，—由于被分離出來(lái)的顆粒堆積在過(guò)濾器表面上和其孔中而引起在不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的過(guò)濾器額定輸出的降低，所以過(guò)濾器、即分離設(shè)備的清潔比較費(fèi)時(shí)。
同樣也公知有利用蒸餾對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行分離的方法和設(shè)備。
它們的工作原理基于對(duì)物理介質(zhì)形態(tài)的改變，例如，物理介質(zhì)為液體的話(huà)通過(guò)加熱、蒸發(fā)和冷卻來(lái)改變其形態(tài)。
這些方法和設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在以下主要的不足之處—由于用于能源和物理介質(zhì)的大量耗費(fèi)而造成效率和性能因數(shù)較低，—結(jié)構(gòu)復(fù)雜，—循環(huán)周期過(guò)長(zhǎng)，—安裝及其運(yùn)作的成本較高。
這些使得蒸餾法最終只能主要運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)室、制藥廠、生物及化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，使用一用于凈化物理介質(zhì)的方法，來(lái)消除這些缺陷，該方法具有理想輸出并大幅減少了時(shí)間及能量消耗。
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用一分離設(shè)備將流體混合物分離成載流流體和補(bǔ)足成分的方法，所述設(shè)備包括一流體混合物入口，一包括一第一室、一第二室和一分離機(jī)構(gòu)的分離室，一載流流體出口，和一用于補(bǔ)足成分的出口；其中，輸送流體混合物的流進(jìn)入流體混合物入口，從而所述流被導(dǎo)入第一室；利用分離機(jī)構(gòu)將流體混合物分離成為載流流體和補(bǔ)足成分，所述載流流體被收集在第二室中，所述補(bǔ)足部分保留在第一室中；以及，利用載流流體出口排出載流流體，利用補(bǔ)足成分出口排出補(bǔ)足成分。根據(jù)本發(fā)明，流體混合物流在流體混合物入口中接受至少一具有第一頻率的第一周期作用，在第一室中接受至少一具有第二頻率的第二周期作用，第一和第二周期作用的頻率處于一大于10的比率，并且，流體混合物流入流量、載流流體流出流量和補(bǔ)足成分流出流量為可控制。所述周期作用可為不同類(lèi)型，具體地，有機(jī)械作用、聲學(xué)作用、超聲波作用、熱學(xué)作用、電學(xué)作用、磁力作用，或者上述作用的組合，例如電磁作用、機(jī)電作用等等。
此外，至少分離機(jī)構(gòu)可接受至少一第三周期作用。
優(yōu)選地，根據(jù)至少下述流量之一流體混合物的流量、載流流體的流量或補(bǔ)足成分的流量，在頻率和/或振幅方面對(duì)周期作用進(jìn)行調(diào)節(jié)。
分離機(jī)構(gòu)可包括至少一膜。
當(dāng)流體混合物被引進(jìn)到第一室時(shí)，上述流體混合物被細(xì)微地霧化或微粉化，以便形成具有尺寸低于一微米的顆粒的介質(zhì)；上述顆粒通過(guò)周期作用被凝結(jié)；以及，載流流體與補(bǔ)足成分分離。為促進(jìn)流體混合物的霧化或微粉化，流體混合物可接受一周期作用，如微波、超聲波、或它們的組合。為了將微粉化了的流體混合物分離成為載流流體和補(bǔ)足成分，可通過(guò)由一門(mén)構(gòu)成的凝結(jié)結(jié)構(gòu)所引發(fā)的至少一周期作用來(lái)生成載流流體流動(dòng)波。這種方法是可應(yīng)用的，尤其應(yīng)用于海水的淡化，這時(shí)，流體混合物就是海水，載流流體就是淡水，而補(bǔ)足成分就是高含鹽濃度的水。
本發(fā)明也涉及一用于實(shí)施本發(fā)明所述的分離方法的設(shè)備。該設(shè)備由一流體混合物入口、一分離室、一載流流體出口和一補(bǔ)足成分出口構(gòu)成，上述分離室包括一第一室、一第二室和一分離機(jī)構(gòu)。另外，流體混合物入口包括至少一用于引發(fā)至少一第一周期作用的機(jī)構(gòu)，并且，至少第一室包括至少一用于引發(fā)至少一第二周期作用的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所述的設(shè)備還包括用于流體混合物入口、載流流體出口、補(bǔ)足成分出口的控制和調(diào)節(jié)裝置，和被用于引發(fā)至少第一和第二周期作用的裝置。
至少一用于引發(fā)一周期作用的裝置可為例如一振鳴笛或一汽笛，通過(guò)流體混合物流入流而開(kāi)始動(dòng)作。
本發(fā)明所述的設(shè)備可包括至少一用于引發(fā)對(duì)流體混合物流入流作用的電磁和/或熱周期作用的裝置，至少一用于引發(fā)機(jī)械或超聲波作用的機(jī)構(gòu)，一將流體混合物微粉化或霧化成為蒸汽或浮質(zhì)的霧化機(jī)構(gòu)，一將流體混合物凝結(jié)成為載流流體和補(bǔ)足成分的凝結(jié)機(jī)構(gòu)，和一用于引發(fā)電磁和/或熱類(lèi)型的周期作用來(lái)加熱載流流體的機(jī)構(gòu)；上述凝結(jié)機(jī)構(gòu)包括至少一機(jī)構(gòu)如一靜態(tài)門(mén)、一通過(guò)振鳴笛或汽笛而開(kāi)始動(dòng)作的動(dòng)態(tài)門(mén)，或一冷卻或冷凍機(jī)構(gòu)。另外，該設(shè)備可包括用于排出載流流體的機(jī)構(gòu)，由抽吸泵及調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的、用于排出補(bǔ)足成分的機(jī)構(gòu)，和用于引發(fā)周期作用的裝置的供給和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。


下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1圖示出一用于通過(guò)實(shí)施一過(guò)濾分離方法來(lái)對(duì)物理介質(zhì)、例如流體混合物進(jìn)行分離的設(shè)備。
圖2圖示出一用于通過(guò)實(shí)施一霧化分離方法來(lái)對(duì)物理介質(zhì)、例如流體混合物進(jìn)行分離的設(shè)備。
圖3圖示出一用于海水淡化的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的設(shè)備包括一分離室1，在該分離室中利用一分離機(jī)構(gòu)3將物理介質(zhì)分離成為載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)，該分離機(jī)構(gòu)3將室1劃分成為至少兩個(gè)室4和6，第一室6收集載體介質(zhì)，第二室4收集被分離介質(zhì)。分離機(jī)構(gòu)3例如為一濾膜、一微或毫微濾膜、或一滲透膜。一流體混合物入口2允許物理介質(zhì)進(jìn)入分離室1，并且大致開(kāi)口到第一室6中，被分離介質(zhì)被收集在該第一室6內(nèi)。該流體混合物入口2例如由管、泵、閥構(gòu)成。一載流流體出口8確保載體介質(zhì)流的調(diào)節(jié)式排出。該裝置例如由一帶有調(diào)節(jié)閥的管和/或一真空泵構(gòu)成。一補(bǔ)足成分出口9確保被分離介質(zhì)的調(diào)節(jié)式排出。該裝置例如由一管、一調(diào)節(jié)閥和/或一真空泵構(gòu)成。此外，本設(shè)備包括一裝置11、一第二裝置12和一第三裝置13；所述裝置11用來(lái)在流體混合物入口2中引發(fā)一作用于物理介質(zhì)的第一周期作用，所述第二裝置12用來(lái)在第一室6中引發(fā)一作用于物理介質(zhì)的第二振動(dòng)作用，所述第三裝置13用來(lái)引發(fā)一作用于分離裝置3的第三周期作用。一由外部周期(振動(dòng))作用的電子穩(wěn)壓裝置10a控制的動(dòng)力源10和上述裝置11、12及13，用于引發(fā)作用在物理介質(zhì)和分離機(jī)構(gòu)3上的周期作用。
物理介質(zhì)可由液態(tài)介質(zhì)、氣態(tài)介質(zhì)、或混合型介質(zhì)構(gòu)成，所述介質(zhì)包括液體、氣體、固體或膠態(tài)顆粒、或者上述各物質(zhì)的組合。
被分離介質(zhì)(被分離的成分和顆粒)可由有機(jī)和/或無(wú)機(jī)物質(zhì)，如液體、氣體、膠體、固體、或者上述各物質(zhì)的組合構(gòu)成。
分離系統(tǒng)3可由至少一裝置構(gòu)成，該裝置采用一流體膜乳劑系統(tǒng)的、或這些機(jī)構(gòu)、組件和系統(tǒng)的組合的、例如機(jī)械、超聲波、電和/或磁分離系統(tǒng)的、或它們的組合的膜過(guò)濾方式、微過(guò)濾方式、或反向滲透方式。
系統(tǒng)3的位置可以沿著水平軸線(或裝置的基線)變化水平、垂直、或呈一角度。
如果將分離系統(tǒng)3制成為圓筒的形式，例如一離心分離機(jī)的旋轉(zhuǎn)組件的話(huà)，則將室6設(shè)置在該圓筒的內(nèi)部，將室4設(shè)置在該圓筒的外部，在所述室6中物理介質(zhì)流被導(dǎo)入且隨后被分離介質(zhì)被收集，在所述室4中載體介質(zhì)被收集。
用于引發(fā)周期作用的裝置11、12和13被制成這樣的形式至少一超聲波作用裝置、例如汽笛、振鳴笛、壓電振動(dòng)器或這些裝置的組合，至少一磁致伸縮裝置，一形成例如相應(yīng)結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度的磁或電磁場(chǎng)的磁或電磁裝置，或上述裝置和系統(tǒng)的各種組合。供給裝置10確保用于引發(fā)周期作用的裝置11、12和13所必需的操作模式，包括允許根據(jù)這些裝置的操作模式而改變能量頻率和振幅的調(diào)節(jié)器。這樣，系統(tǒng)10和10a確保了通過(guò)改變施加在受過(guò)處理的介質(zhì)上的和施加在介質(zhì)出口調(diào)節(jié)裝置上的周期作用的頻率和振幅來(lái)對(duì)裝置流速進(jìn)行的調(diào)節(jié)。受過(guò)處理的介質(zhì)和載體介質(zhì)的流可被用作能量源。這是一種尤其在被用來(lái)引發(fā)周期作用的裝置為振鳴笛或汽笛時(shí)的情況。
施加在物理介質(zhì)上的第一和第二周期作用所具有的頻率優(yōu)選處于一大于10的比率。這就意味著第二周期作用的頻率比第一周期作用的頻率大10倍以上，或者是第一周期作用的頻率比第二周期作用的頻率大10倍以上。
引發(fā)周期作用的裝置11、12和13可對(duì)應(yīng)同一個(gè)的周期作用。
根據(jù)圖1所示的設(shè)置結(jié)構(gòu)，將物理介質(zhì)或流體混合物的凈化且分離成為載體媒介或載流流體、和被分離介質(zhì)或被補(bǔ)足成分的方法，按照以下步驟實(shí)施—使被供給通過(guò)流體混合物入口2的物理介質(zhì)的控制流進(jìn)入到分離室1的室6中；—在進(jìn)入到室6中之前，物理介質(zhì)在移動(dòng)過(guò)程中至少受到裝置11產(chǎn)生的第一周期作用，并且，在該室6中受到裝置12產(chǎn)生的第二周期作用。上述作用形成用于在機(jī)械、電磁、聲和/或混合型振動(dòng)的作用下凝結(jié)被分離介質(zhì)的條件，并且有助于使用補(bǔ)足成分出口9調(diào)節(jié)式排出該介質(zhì)。
在室6中，物理介質(zhì)受被施加有一振動(dòng)作用的分離系統(tǒng)3的作用，提供用于其在穩(wěn)定模式下的自行清理及連續(xù)運(yùn)行的條件；例如，分離系統(tǒng)3的表面接受一由特定結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生的亂流作用。
由調(diào)控載流流體出口8將通過(guò)分離和清理而獲得的載體介質(zhì)從分離室1排出。
在圖2中的第二實(shí)施例中，設(shè)備包含一分離室21，在該分離室21中使用一將分離室21劃分成為至少兩個(gè)室24和26的分離機(jī)構(gòu)23將物理介質(zhì)分離成載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)，室24收集載體介質(zhì)，而室26收集被分離介質(zhì)。分離機(jī)構(gòu)23由一物理介質(zhì)的微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a，和一凝結(jié)機(jī)構(gòu)23b構(gòu)成，機(jī)構(gòu)23a例如為一噴射器。一流體混合物入口22允許物理介質(zhì)進(jìn)入到分離室21中，并且開(kāi)口到室26中，通過(guò)微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a使物理介質(zhì)以霧化了的狀態(tài)進(jìn)入到室26中。流體混合物入口22包括例如一管、一泵和一閥。一載流流體出口28確保載體介質(zhì)流的調(diào)節(jié)式排出。該裝置包括例如一帶有調(diào)節(jié)閥的管和/或一真空泵。一補(bǔ)足成分出口29確保被分離介質(zhì)的調(diào)節(jié)式排出。該裝置包括例如一管、一調(diào)節(jié)閥和/或一真空泵。另外，設(shè)備包括一裝置31，用于在流體混合物入口22中引發(fā)一施加在物理介質(zhì)上的第一周期作用；一第二裝置32，用于引發(fā)一施加在物理介質(zhì)上的第二周期作用，并且與微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a連接；一第三裝置33，用來(lái)引發(fā)一第三周期動(dòng)作，并與冷卻機(jī)構(gòu)23b連接；和一第四裝置34，用于在第二室24中引發(fā)一第四周期作用。一由外部周期(振動(dòng))作用的電子穩(wěn)壓裝置30a控制的動(dòng)力源30，對(duì)上述用于引發(fā)作用在物理介質(zhì)和作用在分離機(jī)構(gòu)23的裝置23a、23b上的周期動(dòng)作的裝置31、32、33及34進(jìn)行供電。
細(xì)微地使物理介質(zhì)分散的微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a例如為一機(jī)械和/或聲噴霧器，其將物理介質(zhì)分散噴射成具有分子級(jí)別(小于一微米)的顆粒(小滴)的蒸汽和/或浮質(zhì)的形式。
凝結(jié)機(jī)構(gòu)23b例如為一由一產(chǎn)生脈沖流體流的如振鳴笛或汽笛那樣的裝置構(gòu)成的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)門(mén)，或者一冷卻和/或冷凍機(jī)構(gòu)。在凝結(jié)機(jī)構(gòu)23b為冷卻和/或冷凍機(jī)構(gòu)時(shí)，其可為一如專(zhuān)利號(hào)為FR2802118的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)所公開(kāi)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)。
在這種情況下，由具有被大幅降低了的消耗能量及時(shí)間的噴射低分散技術(shù)替換傳統(tǒng)的昂貴且功耗大的蒸發(fā)加工。
這樣，分離機(jī)構(gòu)23為一系統(tǒng)，該系統(tǒng)一方面由一噴射器23a和一噴霧器的聲室構(gòu)成，以便細(xì)微地分散物理介質(zhì)；另一方面，由一凝結(jié)機(jī)構(gòu)23b構(gòu)成；第一室26為一貯液器，在其中使被分離介質(zhì)凝結(jié)，而室24為一用于載體介質(zhì)的貯液器。
振動(dòng)系統(tǒng)31、32、33、34中的每一個(gè)都可包括至少一機(jī)械裝置例如機(jī)械振動(dòng)器，或一超聲波作用的裝置例如汽笛、振鳴笛、或壓電振動(dòng)器，一形成對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的電磁或磁場(chǎng)或輻射的裝置，或者上述裝置及系統(tǒng)的多種組合。
供給裝置30確保用于振動(dòng)系統(tǒng)31、32、33及34的必要操作模式，并且包括調(diào)節(jié)器30a，該調(diào)節(jié)器30a允許根據(jù)振動(dòng)系統(tǒng)的操作模式來(lái)改變能量頻率和振幅。這樣，系統(tǒng)30和30a就能夠確保通過(guò)改變施加在經(jīng)處理過(guò)的介質(zhì)上的和施加在介質(zhì)出口調(diào)節(jié)裝置上的周期作用的頻率和幅度來(lái)對(duì)裝置流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
物理介質(zhì)可由液態(tài)介質(zhì)、氣態(tài)介質(zhì)或混合型介質(zhì)構(gòu)成，所述介質(zhì)包括液體、氣體、固體或膠態(tài)顆粒、或者上述物質(zhì)的組成。被分離介質(zhì)(被分離的成分和顆粒)可由有機(jī)和/活無(wú)機(jī)物質(zhì)例如液體、氣體、膠體、固體、或上述物質(zhì)的組合。
下面參照?qǐng)D2對(duì)將物理介質(zhì)凈化分離成為載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)的方法進(jìn)行說(shuō)明。
通過(guò)流體混合物入口22而被供給的受控制的物理介質(zhì)流流入到微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a；在進(jìn)入到微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a中之前，物理介質(zhì)流在移動(dòng)過(guò)程中受到至少一振動(dòng)作用31，例如使用微波輻射，形成用于在微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a中對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行處理的附加有利條件；然后，物理介質(zhì)在相應(yīng)的周期作用32下由微粉化及霧化機(jī)構(gòu)23a進(jìn)行微粉化及霧化。
上述的作用31和32形成用于使物理介質(zhì)細(xì)微地分散成具有微粒的蒸氣的必要且充足的條件，從而將這樣的物理介質(zhì)在冷卻裝置23b中急速冷卻和/或冷凍。
被細(xì)微地分散了的載體介質(zhì)的顆粒被引入到室24中，該載體介質(zhì)例如使用純水進(jìn)行了冷卻和/或冷凍，它們?cè)谑?4中通過(guò)周期輻射34例如微波輻射、或熱輻射的作用而溶解，利用調(diào)節(jié)式載流流體出口28被排出。被分離介質(zhì)例如為具有與載體介質(zhì)的凍結(jié)溫度顯著不同的凍結(jié)溫度的高含鹽濃度的水，這樣的被分離介質(zhì)的顆粒在室26中凝結(jié)，并通過(guò)調(diào)節(jié)式補(bǔ)足成分出口被從系統(tǒng)排出。
下面對(duì)用于海水淡化的發(fā)明的方法的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖3示出了使用本發(fā)明的利用至少一分離機(jī)構(gòu)將鹽水(物理介質(zhì)或流體混合物)分離成為載體介質(zhì)(凈化了的水)和被分離介質(zhì)(具有高含鹽濃度的水)的方法的設(shè)備的圖。
圖3所示的設(shè)備包括一分離室41，在該分離裝置41中將通過(guò)一流體混合物入口42而被供給的被調(diào)節(jié)了的海水流分離成載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)。分離室41包括至少一將鹽水分離成為蒸汽狀的水和具有高含鹽濃度的水的振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)43，以及至少兩個(gè)對(duì)鹽水、載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)分別進(jìn)行導(dǎo)入和處理的室44和46。分離機(jī)構(gòu)43為一振動(dòng)機(jī)構(gòu)。其包括一振動(dòng)噴霧裝置43a和一振動(dòng)凝結(jié)裝置43b。至少一載流流體出口48對(duì)蒸汽狀水的分子進(jìn)行轉(zhuǎn)移。其附帶有一用于排出載體介質(zhì)的調(diào)節(jié)流以及使蒸汽狀水的分子凝結(jié)以形成凈化了的載體介質(zhì)(純凈的水)的裝置48a。至少一補(bǔ)足成分出口49確保被分離介質(zhì)的調(diào)節(jié)流排出。設(shè)置在室46中的流體混合物入口42的開(kāi)口處的振動(dòng)噴霧裝置43a，使進(jìn)入到分離室中的海水霧化。設(shè)置在室44和46之間的振動(dòng)凝結(jié)機(jī)構(gòu)43b分離載體介質(zhì)(純水的蒸汽)和被分離介質(zhì)(高含鹽濃度的水)。引發(fā)周期作用51和52的機(jī)構(gòu)引發(fā)至少一作用于海水流入流的周期作用。引發(fā)周期作用53和54的機(jī)構(gòu)引發(fā)作用于載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)的周期作用。引發(fā)周期作用51、52、53和54的機(jī)構(gòu)由至少一動(dòng)力源50控制，該動(dòng)力源50受一電子穩(wěn)壓裝置50a控制。
應(yīng)注意的是調(diào)節(jié)的海水流入流也可為自然或人造的鹽水或含有不同種液體成分、氣體、膠體或固體顆粒、或它們的組合的水。
載體介質(zhì)可包括蒸汽狀水的分子、水小滴和被排出的空氣。被排出的空氣可包括通過(guò)振動(dòng)加工54獲得的冷的和/或冷凍的蒸汽狀的水的分子。
被分離介質(zhì)可包含凝結(jié)的鹽水和鹽晶體，例如為可包括多種液體成分、氣體、膠體或固體顆粒、或它們的組合的組成物。
分離機(jī)構(gòu)43，分散噴射鹽水成為氣體(100℃以下的冷水蒸氣)以及具有小于一微米的顆粒的鹽水的小滴的形式，該分離機(jī)構(gòu)43由以下部件構(gòu)成—至少一鹽水微粉化及細(xì)微分散霧化裝置43a，例如，一氣壓、水壓和/或混合型噴霧器，或一聲系統(tǒng)(超聲波壓電振動(dòng)器)、機(jī)械系統(tǒng)(汽笛、振鳴笛)、磁(電磁)系統(tǒng)、電系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī)反射器)、或上述裝置的組合。
—至少一用于完全分離蒸汽狀的水的分子和鹽水小滴形式的水的分子的凝結(jié)裝置43b。該凝結(jié)裝置例如為一靜態(tài)系統(tǒng)，如一靜態(tài)折流板，其包括一固定的波形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形成固定的波并產(chǎn)生載體介質(zhì)的流動(dòng)波。也可以為一動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，如一動(dòng)態(tài)門(mén)，其包括一通過(guò)一氣渦輪、一通風(fēng)機(jī)、一聲-機(jī)械系統(tǒng)(例如，一汽笛或一振鳴笛)、或一組合體而產(chǎn)生一受過(guò)處理的介質(zhì)的脈沖流的裝置。凝結(jié)裝置43b也可包括一聲靜態(tài)和動(dòng)態(tài)折流板的組合。
一引發(fā)周期作用的裝置53為一用于冷卻和/或冷凍純水分子的裝置。其包括一標(biāo)準(zhǔn)冷凍系統(tǒng)和/或一隨后能夠容易地從載體介質(zhì)中分離出來(lái)的冷卻劑。
一載流流體出口48用于蒸氣狀的水的分子的轉(zhuǎn)移。它包括例如一控制式排氣器和/或至少一氣抽吸泵、或兩者的結(jié)合。其附帶有一裝置48a，該裝置48a用于排出載體介質(zhì)的控制流。該裝置包括例如一調(diào)節(jié)閥和/或一旋轉(zhuǎn)抽取泵，用于蒸汽狀水分子的凝結(jié)。
一用于排出被分離介質(zhì)的調(diào)節(jié)流的補(bǔ)足成分出口49，由例如一調(diào)節(jié)閥和/或一水壓抽取泵構(gòu)成。
引發(fā)周期作用的裝置51、52、53和54中的每一個(gè)可由如下構(gòu)成至少一機(jī)械裝置例如水泵、氣泵、或混合型泵，一超聲波作用裝置例如汽笛、振鳴笛、壓電振動(dòng)器，一形成相應(yīng)結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的電磁或磁場(chǎng)或者熱輻射的裝置，或上述裝置和系統(tǒng)的多種組合。
供給裝置50確保用于引發(fā)周期作用的裝置51、52、53和54例如微粉化43a及分離43b裝置的必需的操作模式。此外，它包括調(diào)節(jié)50a，該調(diào)節(jié)器50a根據(jù)上述系統(tǒng)的操作模式來(lái)改變頻率和動(dòng)力(能量消耗)。這樣，供給裝置50和調(diào)節(jié)器50a可確保通過(guò)改變施加在經(jīng)處理過(guò)的介質(zhì)上的振動(dòng)作用的頻率及振幅來(lái)調(diào)節(jié)裝置流速，并且確保對(duì)用于這些介質(zhì)的轉(zhuǎn)移和排出的載流流體出口48及補(bǔ)足成分出口49的操作模式的調(diào)節(jié)。受過(guò)處理的介質(zhì)、載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)的流可用作一能量源，該能量源例如用來(lái)對(duì)汽笛和振鳴笛進(jìn)行供給。
根據(jù)圖3所示出的圖，本發(fā)明的將海水、更概括地為鹽水淡化成為載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)的方法，如下所述那樣被實(shí)施。
受控制的海水流被引進(jìn)微粉化及霧化裝置43a。在進(jìn)入到霧化裝置43a中之前，海水的流在移動(dòng)過(guò)程中可例如通過(guò)熱輻射(100℃以下)而受到至少一振動(dòng)作用51，該熱輻射形成用于通過(guò)在室46中對(duì)霧化裝置43a中的海水進(jìn)行微粉化及霧化而進(jìn)行處理的輔助有利條件。
周期作用51和52與微粉化及霧化裝置43a的作用共同形成用于將海水細(xì)微地霧化成為在分離機(jī)構(gòu)43b中進(jìn)行處理用的蒸汽狀水的形式所必需且充足的條件，該蒸汽狀的水例如為冷的蒸氣(100攝氏度以下)和鹽水的小滴(小于一微米)。
然后，蒸汽狀水分子和載體介質(zhì)的小滴在補(bǔ)足成分出口48的作用下進(jìn)入到室44中，在此它們可以—通過(guò)產(chǎn)生固定的和/或動(dòng)態(tài)波的分離機(jī)構(gòu)43b的作用繼續(xù)使彼此相互分離，—通過(guò)冷凍裝置53冷卻和/或冷凍純水分子，然后通過(guò)一周期作用54如熱輻射例如微波輻射使其溶化，—通過(guò)由分離機(jī)構(gòu)43b及由包括周期作用53和54的裝置產(chǎn)生的激勵(lì)作用的組合而一起進(jìn)行處理。
利用調(diào)節(jié)式載體介質(zhì)出口48和48a排出由上述作用獲得的載體介質(zhì)(純水)。
被分離介質(zhì)的小滴例如具有高含鹽濃度的水的小滴在室44的端部凝結(jié)，并使用調(diào)節(jié)式補(bǔ)足成分出口49將其從系統(tǒng)排出，該具有高含鹽濃度的水的冷凍溫度顯著地不同于載體介質(zhì)的冷凍溫度。
例如在旋轉(zhuǎn)泵的至少一個(gè)凝結(jié)室中使用凝結(jié)裝置48a可實(shí)現(xiàn)蒸汽狀水(低于100℃的冷蒸汽)的凝結(jié)。在這種情況下，不需要使用用于冷卻和加熱的包括周期作用53和54的裝置。
一般地，本發(fā)明如之前所提及的相同申請(qǐng)人的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)9602080號(hào)那樣，使用通過(guò)至少兩個(gè)周期實(shí)現(xiàn)作用在物理介質(zhì)上的和/或作用在被分離介質(zhì)上的同時(shí)作用。
但是，與上述專(zhuān)利申請(qǐng)中所記述的發(fā)明相對(duì)比，至少兩個(gè)周期作用施加給處理的介質(zhì)，不是用來(lái)混合它們，而是用來(lái)將它們分離和凝結(jié)。
在本發(fā)明的上下文中，法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)9602080號(hào)用于通過(guò)以下方式進(jìn)行對(duì)物理介質(zhì)的分離和濃縮。
根據(jù)該方法，獲得一共振空穴效應(yīng)(resonant cavitation)，在同時(shí)通過(guò)至少兩個(gè)周期作用被處理的介質(zhì)中的特定條件下獲得一共振空穴效應(yīng)，使物理介質(zhì)的分子分離成為成分，例如成為載體介質(zhì)的分子和被分離介質(zhì)的分子。
由于載體介質(zhì)和被分離介質(zhì)諧振激勵(lì)，它們的分子隨后處于一自由的狀態(tài)。
然后，若一周期作用為例如通過(guò)一由離心分離機(jī)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)分離系統(tǒng)產(chǎn)生的一離心力，其被施加到一介質(zhì)上，在該介質(zhì)中不同顆粒的分子都處于自由狀態(tài)(共振)，然后根據(jù)已知的物理法則，在分離機(jī)構(gòu)的限定區(qū)域中的離心力的作用下使不同密度的粒子凝結(jié)在一起。
這樣，通過(guò)對(duì)不同介質(zhì)施加一系列的周期作用而進(jìn)行分離以及凝結(jié)的處理允許使用出口機(jī)構(gòu)將它們分別排出。
權(quán)利要求
1.一種利用一分離設(shè)備將流體混合物分離成載流流體和補(bǔ)足成分的振動(dòng)方法，所述分離設(shè)備包括一流體混合物入口(2、22、42)，一包括一第一室(6、26、46)、一第二室(4、24、44)和一分離機(jī)構(gòu)(3、23、43)的分離室(1、21、41)，一載流流體出口(8、28、48)，和一補(bǔ)足成分出口(9、29、49)；根據(jù)該振動(dòng)方法，流體混合物流被引入到流體混合物入口(2、22、42)中，從而將所述流體混合物流導(dǎo)入到第一室(6、26、46)中；利用分離機(jī)構(gòu)將流體混合物分離成為載流流體和補(bǔ)足成分，所述載流流體被收集在第二室(4、24、44)中，所述補(bǔ)足部分保留在第一室(6、26、46)中；以及，利用載流流體出口(8、28、48)排出載流流體，并利用補(bǔ)足成分出口(9、29、49)排出補(bǔ)足成分，其特征在于，在流體混合物入口(2、22、42)中，流體混合物流接受至少一具有一第一頻率的第一周期作用，在第一室(6、26、46)中，流體混合物接受至少一具有一第二頻率的第二周期作用，第一和第二周期作用的頻率優(yōu)選處于一大于10的比率，并且流體混合物流入流的流量、載流流體流出流的流量和補(bǔ)足成分流出流的流量被控制，并且，所使用的周期作用中的至少一個(gè)為機(jī)械類(lèi)型、聲類(lèi)型、超聲波類(lèi)型、熱類(lèi)型、電類(lèi)型、磁類(lèi)型、電磁類(lèi)型、或混合型的類(lèi)型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分離機(jī)構(gòu)(3、23、43)接受至少一第三周期作用。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分離機(jī)構(gòu)(3)包括至少一膜。
4.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，當(dāng)將流體混合物引入到第一室(26、46)中時(shí)，所述流體混合物被微粉化或細(xì)微地霧化，從而形成一由具有尺寸低于一微米的顆粒構(gòu)成的介質(zhì)，且利用周期作用凝結(jié)所述顆粒，載流流體與補(bǔ)足成分被分離。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，為促進(jìn)流體混合物的霧化或微粉化，所述流體混合物接受一微波、超聲波、或混合類(lèi)型的周期作用。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，為了將微粉化了的流體混合物分離成為載流流體和補(bǔ)足成分，利用通過(guò)一由一靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)的折流板構(gòu)成的凝結(jié)裝置(23b、43b)所產(chǎn)生的至少一周期作用來(lái)產(chǎn)生載流流體的流動(dòng)波。
7.如權(quán)利要求4至6所述的方法，其特征在于，所述流體混合物是海水，所述載流流體是淡水，而所述補(bǔ)足成分是具有高含鹽濃度的水。
8.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1至4所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一流體混合物入口(2、22、42)、一分離室(1、21、41)、一載流流體出口(8、28、48)和一補(bǔ)足成分出口(9、29、49)；所述分離室(1、21、41)包括一第一室(6、26、46)、一第二室(4、24、44)和一分離機(jī)構(gòu)(3、23、43)，其特征在于，流體混合物入口(2、22、42)包括至少一用于引發(fā)至少一第一周期作用的裝置(11、31、51)，并且，至少第一室(6、26、46)包括至少一用于引發(fā)至少一第二周期作用的裝置(12、32、52)，另外，所述設(shè)備包括用于流體混合物入口(2、22、42)、載流流體出口(8、28、48)、補(bǔ)足成分出口(9、29、49)以及用于為引發(fā)至少第一和第二周期作用(11、12、31、32、51、52)而使用的裝置的控制(10、30、50)和調(diào)節(jié)裝置(10a、30a、50a)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，至少一用于引發(fā)一周期作用(11、12、31、32、51、52)的裝置為一振鳴笛或一汽笛，通過(guò)流體混合物流入流而開(kāi)始動(dòng)作。
10.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求4至6所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一流體混合物入口(22、42)、一分離室(21、41)、一載流流體出口(28、48)和一補(bǔ)足成分出口(29、49)；所述分離室(21、41)包括一第一室(26、46)、一第二室(24、44)和一分離機(jī)構(gòu)(23、43)，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一用于引發(fā)一作用于流體混合物流入流的電磁和/或熱周期作用(31、51)的裝置，至少一用于引發(fā)機(jī)械或超聲波周期作用的裝置(32、52)，和一將流體混合物微粉化并霧化成為蒸汽或浮質(zhì)形式的霧化裝置(23a、43a)；所述設(shè)備包括一用于將流體混合物凝結(jié)成為載流流體和補(bǔ)足成分的裝置(23b、43b)，所述用于將流體混合物凝結(jié)成載流流體和補(bǔ)足成分的裝置包括至少一裝置如一靜態(tài)折流板或一由振鳴笛或汽笛構(gòu)成的動(dòng)態(tài)折流板，或一冷卻或冷凍機(jī)構(gòu)；所述設(shè)備包括一用于引發(fā)一電磁和/或熱周期作用來(lái)加熱載流流體的裝置(34、54)；所述設(shè)備包括用于排出載流流體的裝置(28、48)，和包括抽吸泵及調(diào)節(jié)閥的、用于排出補(bǔ)足成分的裝置(29、49)；并且，所述設(shè)備包括用于引發(fā)周期作用的裝置的供給(30、50)和調(diào)節(jié)(30a、50a)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用分離裝置將流體混合物分離成載流流體和補(bǔ)足成分的方法。上述分離裝置由下述部件組成一液態(tài)混合物入口(2)；一分離室(1)，該分離室包括一第一室(6)、一第二室(4)和一分離機(jī)構(gòu)(3)；一載流流體出口(8)；和用于補(bǔ)足成分的出口(9)。本發(fā)明方法構(gòu)成如下輸送流體混合物流進(jìn)入流體混合物入口(2)，將上述流導(dǎo)入到上述第一室(6)中；使用分離機(jī)構(gòu)將流體混合物分離成被收集在第二室(4)中的載流流體和保留在第一室(6)中的補(bǔ)足成分；以及使用載流流體出口(8)導(dǎo)出載流流體，使用補(bǔ)足成分出口(9)導(dǎo)出補(bǔ)足成分。根據(jù)本發(fā)明，載流流體在液態(tài)混合物入口(2)中接受至少一個(gè)第一周期現(xiàn)象的作用，在第一室(6)中接受至少一個(gè)第二周期現(xiàn)象的作用。另外，流體混合物的流入、載流流體的流出以及補(bǔ)足成分的流出都可以進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)B01D1/00GK1758943SQ03826253
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者丹尼爾·杜博尚斯基 申請(qǐng)人:塔瑪拉·圖佐娃, 丹尼爾·杜博尚斯基