устройство для очистки жидких сред от механических примесей
Классы МПК: | B01D21/00 Отделение взвешенных твердых частиц от жидкостей путем осаждения |
Автор(ы): | Ермичев С.Г. (RU) |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики (RU), Министерство Российской Федерации по атомной энергии (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-04 публикация патента:
27.05.2004 |
Изобретение относится к средству для очистки жидких сред от твердых примесей, используется для очистки вязких жидкостей, таких как масло, от грубодисперсных примесей. Устройство содержит две детали, продольные оси которых параллельны и которые контактируют с очищаемой средой. Первая деталь установлена с зазором по всей длине между боковыми поверхностями первой и второй деталей, соизмеримым с усредненным размером частиц механических примесей, и с возможностью вращения первой детали в направлении перемещения очищаемой жидкой среды ко второй детали. В зоне стекания очищенной жидкой среды по поверхности первой детали на выходе из зазора установлен скребок для очищения поверхности этой детали от слоя очищенной жидкости и удаления ее в приемник для сбора очищенной жидкой среды. Вторая деталь может быть выполнена в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения в направлении вращения первой детали и в направлении перемещения очищаемой жидкой среды. Вторая деталь может быть выполнена также в виде жестко фиксированного скребка. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Устройство для очистки жидких сред от механических примесей, содержащее две детали, продольные оси которых параллельны и которые контактируют с очищаемой средой, по крайней мере одна из деталей выполнена с возможностью перемещения относительно другой детали, а также приемники для сбора потоков очищенной и неочищенной жидкой среды в зонах, прилегающих к первой и второй деталям, отличающееся тем, что первая деталь установлена с зазором по всей длине между поверхностями первой и второй деталей, соизмеримым с усредненным размером частиц механических примесей, и с возможностью вращения первой детали в направлении перемещения очищаемой жидкой среды ко второй детали, а в зоне стекания очищенной жидкой среды по поверхности первой детали на выходе из зазора установлен скребок для очищения поверхности этой детали от слоя очищенной жидкости и удаления ее в приемник для сбора очищенной жидкой среды.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторая деталь выполнена в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения в направлении вращения первой детали и в направлении перемещения очищаемой жидкой среды, в зоне стекания неочищенной среды по поверхности второй детали установлен второй скребок для очищения поверхности второй детали от слоя неочищенной жидкой среды и удаления ее в приемник для сбора неочищенной жидкой среды.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторая деталь выполнена в виде жестко фиксированного скребка, установленного под наклоном относительно горизонтали.Описание изобретения к патенту
Предлагаемое устройство относится к области средств для очистки жидких сред от твердых примесей и может быть использовано для очистки вязких жидкостей, таких как масло, смазки и других подобных материалов от грубодисперсных примесей в химической, пищевой и других отраслях промышленности.Известно устройство (заявка Великобритании № 1322328, МПК В 01 D 21/00, опубл. 04.07.1973 г.), содержащее по крайней мере одну деталь с движущейся поверхностью, контактирующую с очищаемой жидкой средой, в котором поток очищаемой среды разделяется на потоки очищенной и необработанной жидкости.К недостаткам известного устройства относится сложность конструкции и недостаточно высокая экономичность при эксплуатации устройства.Известно устройство (а.с. СССР № 512778, МПК В 01 D 43/00, опубл. БИ № 17, от 05.05.1976 г.), содержащее первую деталь с движущейся поверхностью, которая контактирует с очищаемой средой и выполнена в виде бесконечной движущейся ленты, установленную под углом к горизонтали, питатель, имеющий распределительный желоб, и два лотка для отвода очищенной жидкости и инородных включений. Негабаритные включения, выступающие из тонкослойного потока, увлекаются жидкостью с днища желоба на поверхность транспортерной ленты. Большая часть включений проскакивает зону, занимаемую тонкослойным потоком на ленте, меньшая часть, не прошедшая по инерции зону, останавливается на ленте и транспортируется с другими включениями в сборник. Жидкая фаза, благодаря наклонному положению транспортерной ленты, стекает по ее поверхности в сборник очищенной жидкости.К недостаткам известного устройства относится недостаточно высокая эффективность очистки за счет невозможности очистки жидкой среды, например для случая очистки смазок или иной высоковязкой жидкости, от частиц, имеющих плотность, близкую к плотности очищаемой жидкости. В такого рода средах силы, возникающие за счет разности скоростей между движущимися поверхностями, недостаточны для того, чтобы происходило перераспределение частиц между слоями.Известно наиболее близкое по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому устройство (а.с. СССР № 4623224, МПК В 01 D 21/00, опубл. БИ № 8 от 18.07.1975 г.), содержащее две детали, продольные оси которых параллельны и которые контактируют с очищаемой средой, при этом между деталями образован канал, по крайней мере одна из деталей выполнена с возможностью перемещения относительно другой детали, а также приемники для сбора потоков очищенной и неочищенной жидкой среды в зонах, прилегающих к первой и второй деталям.Недостатком известного устройства является невысокая эффективность очистки при использовании высоковязких жидкостей и невозможность его применения для очистки консистентных смазок и мазей.Задачей предлагаемого изобретения является разработка высокоэффективного устройства для очистки жидких сред, в том числе и вязких, таких как масло, смолы и подобные им материалы, работающего с минимальными потерями полезной работы.Новый технический результат, достигаемый при использовании заявляемого устройства, заключается в повышении эффективности очистки жидких сред от механических примесей, в обеспечении возможности очистки от примесей вязких сред.Дополнительный технический результат заключается в дополнительном повышении эффективности очистки.Дополнительный технический результат заключается в упрощении.Указанные задача и новые технические результаты обеспечиваются тем, что в известном устройстве, содержащем две детали, продольные оси которых параллельны и которые контактируют с очищаемой средой, по крайней мере одна из деталей выполнена с возможностью перемещения относительно другой детали, а также приемники для сбора потоков очищенной и неочищенной жидкой среды в зонах, прилегающих к первой и второй деталям, в соответствии с предлагаемым устройством первая деталь установлена с зазором по всей длине между поверхностями первой и второй деталей, соизмеримым с усредненным размером частиц механических примесей, и с возможностью вращения первой детали в направлении перемещения очищаемой жидкой среды ко второй детали, а в зоне стекания очищенной жидкой среды по поверхности первой детали на выходе из зазора установлен скребок для очищения поверхности этой детали от слоя очищенной жидкости и удаления ее в приемник для сбора очищенной жидкой среды.Кроме того, в предлагаемом устройстве вторая деталь выполнена в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения в направлении вращения первой детали и в направлении перемещения очищаемой жидкой среды, в зоне отекания неочищенной среды по поверхности второй детали установлен второй скребок для очищения поверхности второй детали от слоя неочищенной жидкой среды и удаления ее в приемник для сбора неочищенной жидкой среды.Кроме того, в предлагаемом устройстве вторая деталь выполнена в виде жестко фиксированного скребка, установленного наклонно относительно горизонтали.Заявляемое устройство поясняется следующим образом.На фиг.1 изображено устройство для очистки жидких сред от механических примесей, где 1 - первая деталь, выполненная в виде цилиндра, 2 - вторая деталь, выполненная в виде цилиндра, 3 - бункер-питатель, из которого осуществляется подача очищаемой жидкой среды, 3а - жидкая среда, 4 - первый скребок для очищения поверхности первой детали, 5 - первый приемник для сбора очищенной жидкости, 6 - второй приемник для сбора неочищенной жидкости, 7 - второй скребок для очищения второй детали, - зазор между первой и второй деталями.На фиг.2 изображено предлагаемое устройство, где 1 - первая цилиндрическая деталь, 2 - вторая деталь, выполненная в виде скребка, 3 - бункер-питатель, 3а - жидкая среда, 4 - скребок для очистки поверхности первой детали, 5, 6 - приемники для сбора очищенной и неочищенной жидкой среды, - зазор между первой и второй деталями.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Поток очищаемой жидкой среды 3а подают из бункера-питателя 3 на вращающуюся поверхность первой детали 1. Поток очищаемой жидкой среды переносится вращающейся поверхностью первой цилиндрической детали в направлении ко второй детали 2, установленной с зазором по всей длине боковой поверхности первой детали. За счет сопротивления потоку, оказываемого второй деталью, между по крайней мере первой подвижной деталью и второй деталью, такой, например, как жестко фиксированный скребок (фиг.2), имеющий длину рабочей части, равную длине образующей боковой поверхности цилиндра, происходит перераспределение частиц механических примесей в потоке подаваемой жидкой среды - обогащение частицами одной части потока, переносимой ко второй детали, и обеднение другой части потока, передвигающейся совместно с вращающейся поверхностью первой детали. Слой неочищенной жидкой среды, обогащенной частицами примесей, поступает в приемник 6 для сбора неочищенной жидкой среды. Слой очищенной жидкой среды после взаимодействия с неподвижным скребком 4 поступает в приемник 5 для сбора очищенной жидкой среды. Отделение механических частиц осуществляется в зоне поступления жидкой среды в зазор между первой и второй деталями, который функционирует как фильтрующая механическая преграда по отношению к грубодисперсным примесям. Слои жидкости, находящиеся ближе к поверхности первой детали, движутся вместе с ней и освобождаются от механических твердых частиц.В случае выполнения второй детали в виде второго цилиндра (фиг.1), установленного с возможностью вращения в направлении вращения первой детали и в направлении перемещения очищаемой жидкой среды, неочищенная жидкость, обогащенная частицами механических примесей, перемещается совместно с вращающейся поверхностью второй детали и посредством взаимодействия со скребком 7 отделяется от поверхности второй детали.Слой очищенной жидкой среды при помощи скребка 4 отделяется от поверхности первой детали и направляется в приемник 5 для сбора очищенной жидкости. Слой неочищенной жидкой среды, обогащенный выделенными из первоначального потока механическими частицами, поступает в второй приемник 6 для сбора неочищенной жидкости.Скребок 4 (фиг.2) установлен с зазором относительно поверхности первой детали для обеспечения отделения частиц, размеры которых превышают величину этого зазора.Выполнение второй детали в виде скребка 2 (фиг.2) позволяет получить наиболее простую конструкцию предлагаемого устройства.Выполнение второй детали в виде цилиндра с возможностью вращения его относительно первой детали и в направлении перемещения жидкой среды позволяет повысить эффективность очистки за счет придания дополнительного перемещения жидкой среде, обогащенной частицами механических примесей, и уменьшения возможности скопления неочищенной массы в зоне вхождения ее в зазор между деталями.В обоих случаях поток жидкой среды совместно с механическими примесями после взаимодействия с первой и второй деталями, по крайней мере одна из которых перемещается за счет вращения ее поверхности относительно второй детали, разделяется на два потока - очищенной и неочищенной жидкой среды, которые выводятся раздельно посредством скребковых элементов в соответствующие приемники.Наиболее эффективно очистка жидкой среды от механических примесей в предлагаемом устройстве осуществляется при установке второй детали в виде скребка наклонно к горизонтали для обеспечения самопроизвольного перетекания жидкой среды с поверхности последнего в приемник для сбора неочищенной жидкости.В устройстве прототипа, где в качестве перемещающейся детали использована движущаяся упругая лента бесконечной длины, разделение потока на твердую и жидкую фазы происходит за счет силы тяжести. При очистке вязких жидкостей, таких, например, как смазки, масла и т.п., силы тяжести недостаточны для преодоления внутреннего трения жидкости и разделения потоков не происходит.Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить высокую эффективность очистки и возможность очистки от примесей высоковязких сред за счет сопротивления потоку, оказываемого второй деталью между по крайней мере первой подвижной деталью и второй деталью, такой, например, как жестко фиксированный скребок, имеющий длину рабочей части, равную длине образующей боковой поверхности цилиндра.К другим технико-экономическим преимуществам устройства относится экономия и невысокая трудоемкость устройства.Промышленная применимость предлагаемого устройства подтверждается следующими примерами.Пример 1. Предлагаемое устройство реализовано в лабораторных условиях в виде опытного образца, конструкция которого изображена на фиг.1. Первая деталь, выполненная в виде вращающегося цилиндра 1, установлена с зазором 0,2 мм параллельно второй детали, которая выполнена также в виде цилиндра 2, вращающегося в одном направлении с первой деталью. Материал обоих цилиндров - сталь 45. Вращение первой и второй детали осуществляется от привода.Скребки 4, 7 выполнены в виде плоских деталей, рабочая часть которых, обращенная к поверхности деталей, заточена под углом.Жидкая среда, в качестве которой в условиях данного примера проверена смазка УНИОЛ-2 ТУ 38-УССР (2-01-219-75), загрязненная после гидроэкспандирования труб примесями в виде окалины, металлической стружки, дроби, ветоши суммарным количеством до 2,5 мас.% с характерным размером в поперечнике 2..3 мм, подается вертикально на поверхность первой цилиндрической детали, вращающейся в направлении ко второй детали, и в этом же направлении перемещается поток загрязненной смазки.Приемники 5, 6 выполнены в виде полых открытых емкостей из материала сталь 3.Контроль качества очистки загрязненной смазки проводили путем взвешивания остаточных примесей в очищенной смазке после ее разбавления растворителем.Скорости вращения первого и второго цилиндров подбиралась экспериментально из условий отсутствия отрыва очищаемой жидкости от поверхности деталей за счет центробежных сил.Количество примесей в очищенном масле оказалось равным 0,3 мас.%, размер частиц не превышал 0,2 мм.Пример 2. То же, что и в примере 1, при этом вторая деталь выполнена в виде жестко фиксированного скребка (фиг.2).Как показали экспериментальные проверки опытного образца, в предлагаемом устройстве обеспечены высокая эффективность очистки, возможность очистки высоковязких жидких сред и простота конструкции.Класс B01D21/00 Отделение взвешенных твердых частиц от жидкостей путем осаждения