Устройство для сепарации частиц из жидкости

 

Сущность изобретения: устройство содержит корпус с крышкой, днищем и патрубками для подачи очищаемой жидкости, отвода частиц и очищенной жидкости и воздуха , электрическую обмотку, установленную коаксиально на корпусе и соединенную с источником импульсного тока, а также размещенные коаксиально в корпусе перфорированные обечайки разделителя жидкости и концентратор частиц. В центре днища установлен кристаллизатор с патрубком для отвода частиц. Корпус и обечайки выполнены из электропроводного материала и покрыты электроизоляционными покрытиями с одной стороны. Внешние поверхности обечаек могут быть выполнены с электроизоляционными покрытиями, при этом патрубок для отвода очищенной жидкости расположен в контуре внутренней обечайки , а патрубок для отвода частиц - за пределами контура внешней обечайки. С электроизоляционными покрытиями могут быть выполнены внутренние поверхности обечаек, при этом патрубок для отвода очищенной жидкости расположен за пределами контура внешней обечайки, 3 з.п.ф-лы, 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ж 1775172 А1 (51)5 В 03 С 1/00, С 02 F 1/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ 4а д ;г

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- - " "-"= ",/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757297/26 (22) 09.11.89 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (75) Г.Г.Кадышев, Ю.В.Кванин и Е.П.Сидунов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1639716, кл. В 03 С 1/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ЧАСТИЦ ИЗ ЖИДКОСТИ (57) Сущность изобретения: устройство содержит корпус с крышкой, днищем и патрубками для подачи очищаемой жидкости, отвода частиц и очищенной жидкости и воздуха, электрическую обмотку, установленную коаксиально на корпусе и соединенную с источником импульсного тока, а также размещенные коаксиально в корпусе перфорированные обечайки разделителя жидкости и

Изобретение относится к добывающим и перерабатывающим отраслям, и может быть использовано в технологиях очистки жидкости от растворенных веществ, опреснения воды, а также сгущения растворов.

Известно устройство извлечения веществ из жидкой среды, содержащее корпус с крышкой, днищем и патрубками для подачи очищаемой жидкости, отвода очищенной жидкости и частиц, электрическую обмотку, установленную коаксиально на корпусе, и соединенную с источником импульсного тока, а также разделитель жидкости, выполненный в виде стопы колец и магнитопровод, размещенные коаксиально в корпусе с рабочими зазорами между ними и корпусом. Магнитопровод выполнен поконцентратор частиц. В центре днища установлен кристаллизатор с патрубком для отвода частиц. Корпус и обечайки выполнены из электропроводного материала и покрыты электроизоляционными покрытиями с одной стороны. Внешние поверхности обечаек могут быть выполнены с электроиэоляционными покрытиями, при этом патрубок для отвода очищенной жидкости расположен в контуре внутренней обечайки, а патрубок для отвода частиц — за пределами контура внешней обечайки. С электроизоляционными покрытиями могут быть выполнены внутренние поверхности обечаек, при этом патрубок для отвода очищенной жидкости расположен за пределами контура внешней обечайки, 3 з.п.ф-лы, 2 ил, лым, перфорированным, и соединен с патрубком отвода очищенной жидкости, а кольца выполнены коническими, Недостатком известного устройства является малая удельная производительность, ограниченность функциональных возможностей.

Недостатки обусловлены тем, что разделитель жидкости выполнен в виде набора колец и магнитопровода, электромагнитное воздействие которых на жидкость слабое и не обеспечивает интенсивную сепарацию ионов растворенных веществ.

Целью изобретения является увеличение удельной производительности и расширение функциональных возможностей устройства.

1775172

Цель достигается тем, что разделитель жидкости выполнен в виде набора перфорированных обечаек из электропроводного материала, установленных коаксиально и с образованием рабочих зазоров между ни- 5 ми, причем все обечайки выполнены с электроизоляционным покрытием с одной стороны.

Внешняя поверхность обечаек выполнена с электроиэоляционным покрытием, 10 при этом патрубок отвода очищенной жидкости расположен в контуре внутренней обечайки, а патрубок отвода частиц — за пределами контура внешней обечайки.

С электроизоляционным покрытием вы- 15 полнены внутренние поверхности обечаек, при этом патрубок отвода очищенной жидкости расположен за пределами контура внешней обечайки, а патрубок отвода частиц — в контуре внутренней обечайки. 20

Устройство снабжено концентратором частиц, размещенным вдоль оси корпуса.

На фиг.1 изображено устройство, вид. сбоку, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1, Устройство для сепарации частиц из 25 жидкости содержит: корпус 1 с крышкой 2, днищем 3 и патрубками 4, 5, 6, 7 для подачи очищаемой жидкости, отвода частиц, очищенной жидкости и воздуха соответствен но, электрическую обмотку 8, установ- 30 ленную коаксиально на корпусе и соединенную с источником 9 импульсного тока, а также размещенные коаксиально,в корпусе перфорированные обечайки 10, 11, 12, 13 разделителя жидкости и контур кон- 35 центратора 14 частиц. В центре днища 3 установлен кристаллизатор 15, Пример выполнения.

Корпус 1 s виде цилиндра диаметром

3.10 м, высотой 1 м изготовлен иэ листо- 40

-1 вой меди с диэлектрическим покрытием с внутренней стороны, Крышка 2 изготовлена из диэлектрического материала (оргстекло) в виде диска, закреплена герметично на верхнем торце 45 корпуса 1, Ф

Днище 3 изготовлено из диэлектрического материала (оргстекло) в виде диска и закреплено герметично на нижнем торце 50 корпуса 1.

Корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3 образуют емкость обьемом 70 л.

Патрубок 4 подачи очищаемой жидко- 55 сти закреплен соосно на крышке 2 и направлен в корпус 1.

Патрубок 5 для отвода частиц закреплен соосно на кристаллизаторе 15 и на днище 3.

Патрубок 6 для отвода очищенной жидкости закреплен на днище 3 на расстоянии

1,25 10 м от оси днища.

Патрубок 7 для отвода воздуха закреплен на крышке 2 на расстоянии 1,3 10 от оси крышки.

Электрическая обмотка 8 выполнена на катушке внутренним диаметром 3 10 м, высотой 4 10, намотана медным провоуом в лаковой изоляции диаметром 3 10 м, длиной 1000 м, содержит 1000 витков, обладает полным электрическим сопротивлением Ro = 26 Ом при частоте тока 50 Гц.

Обмотка 8 закреплена коаксиально на корпусе 1, и соединена с источником 9 импульсного тока.

В качестве источника 9 используют сеть переменного тока промышленной частоты

50 Гц, напряжением V = 380 В, силой тока

= 15 А, мощностью W = 5,7 кВт.

Обечайка 10 разделителя жидкости изготовлена из перфорированной листовой меди в виде соосного набора пластинчатых колец наружным диаметром 2,9 10 1 м, внутренним диаметром 2,2 10 м, которые покрыты диэлектриком и закреплены по наружному периметру на корпусе 1 с электрическим контактом и перфорационными отверстиями с корпусом.

Кольца обечайки 10 расположены с образованием рабочих зазоров шириной

3 10 2 м между собой. Всего в обечайке 10 установлено тридцать колец, которые представляют собой единый электрический проводник с корпусом 1, обладающий полным электрическим сопротивлением R1 = 2 10

Ом для кольцевых токов промышленной частоты.

Обечайка 11 разделителя жидкости изготовлена из перфорированной листовой меди в виде цилиндра диаметром 2,1 10 м, высотой 9,5 10 м, и покрыта диэлектриком

-1 с внутренней Стороны.

Обечайка 12 разделителя жидкости выполнена в виде соосного набора пластинчатых колец листовой меди наружным диаметром 2,1 10 м, внутренним диаметром 8 10 м. Кольца обечайки 12 покрыты диэлектриком и закреплены по наружному периметру на обечайке 11 с рабочими зазорами между ними шириной 3 10 м. Всего в обечайке 11 закреплено тридцать колец обечайки 12, которые образуют единый проводник, обладающий полным электрическим сопротивлением Я2 =- 10 Ом для

-5 кольцевых токов промышленной частоты, Обечайка 13 разделителя жидкости изготовлена из перфорированной листовой меди в виде цилиндра диаметром 7,4 10 м, 1775172

55 высотой 9,5 10 м, покрыта диэлектриком с

-1 внутренней стороны. Обечайка 13 обладает полным электрическим сопротивлением

Яз = 6 10 Ом для кольцевых токов.

-6

Концентратор 14 частиц изготовлен иэ листовой меди в форме конуса диаметром

7,2 10 м в широком основании, высотой 95 10 м конуса. Обечайка 14 обла-1 дает полным электрическим сопротивлением

R4 = 10 Ом для кольцевых токов промышленной частоты.

Электропроводные контуры обечаек

10, 11, 12, 13 разделителя жидкости закреплены коаксиально в корпусе 1, а контур концентратора 14 част .ц закреплен коаксиально в обечайке 13 и направлен вершиной"конуса в сторону днища 3 с кристаллиэатором 15 и патрубком 5.

Кристаллиэатор 15 частиц выполнен в виде цилиндра диаметром 7,4 10 м, высотой 6 10 м с патрубком 5 для отвода

-1 частиц, и закреплен соосно на днище 3. Кристаллизатор 15 сообщен широкой частью с полостью ограниченной обечайкой 13 в корпусе 1, Устройство работает следующим образом.

Очищаемую жидкость, например морскую воду, содержащую 60 г/л растворенных солей подают через патрубок 4 в корпус

1 с расходом 0,6 л/с (2160 л/ч), Вода заполняет полости в корпусе 1, вытесняя воздух через патр.7.

Электрическую обмотку 8 подключают к источнику 9 и пропускают в ней переменный ток силой i = 15 А. При этом в обмотке

8 ток создает переменный магнитный поток Фь= 3,3.10 Вб, который наводит ЭДС

-з индукции cq = 1,1 В.

В соответствии с Законом электромагнитной индукции магнитный поток Фс,=

=3 3 10 Вб и ЭДС индукции возбуждает встречные индукционные токи в корпусе 1 с кольцами обечайки 10 - I> = 5 10 А, в обе4 чайке 11 с кольцами обечайки 12 - !г = 8 10

А, в обечайке 13- l3 = 4 3 104 А, и в концентраторе 14 - l4 = 1,3 10 А, а также возбуждает индукционные токи в жидкости, находящейся в корпусе 1 между электропроводн ыми контурами обечаек.

Учитывая, что жидкость электрически изолирована от охватывающих ее обечаек и находится в электрическом контакте с контурами обечаек расположенных внутри жидкости, индукционные токи в жидкости направлены антипараллельно токам, протекающим в контурах обечаек охватывающих жидкость, и направлены параллельно токам, 5

50 протекающим в контурах обечаек. расположенных внутри жидкости.

Согласно известному правилу Ленца параллельные электрические токи взаимно притягиваются, а антипараллельные токи отталкиваются друг от друга силами Лоренца

11 г .

Г=и и где,и0 = 4 3,14. 10 — магнитная проницаемость вакуума,,и = 1 (Гн/м) — магнитная проницаемость воды, 11 Ц = (А) — сила взаимодействующих токов, (=- (м) — длина взаимодействующих токов, Z = (м) — расстояние между взаимодействующими токами.

Силы Лоренца приложены к электрическим зарядам, создающим токи в проводниках, и не действуют на нейтральные частицы среды, Индукционные токи в жидкости, находящейся в корпусе 1, создают положительно и отрицательно заряженные ионы растворенных веществ, на которые действуют суммарные силы Лоренца F =- 13 Ньютон, направленные радиально и центростремительно от боковой стенки корпуса 1 к его центральной оси. Под действием полученных сил Лоренца ионы растворенных веществ дрейфуют в жидкости радиально от боковой стенки корпуса 1, сепарируются через перфорацию в обечайках 11, 13, и концентрируются на поверхности обечайки концентратора 14 частиц.

При этом вода, находящаяся у боковой стенки корпуса 1, освобождается от растворенных веществ, и через патрубок 6 отводят очищенную воду с остаточной концентрацией растворенных солей 5 г/л, с расходом

0,55 л/с (1980 л/ч) воды.

Сгущенные вещества стекают с поверхности концентратора 14 в кристаллизатор

15 частиц, откуда их отводят через патрубок

5 с расходом 0,05 л/с (120 л/ч) раствора с концентрацией 300 r/ë частиц, Во втором варианте выполнения устройства электроизоляционные покрытия нанесены на внешних поверхностях обечаек 11, 13 разделителя жидкости и на внеш ней поверхности кон центратора 14.

Внутренние поверхности корпуса 1. обечаек

10, 11, 12, 13 находятся в электрическом контакте с жидкостью в корпусе.

При этом индукционные токи в жидкости направлены параллельно с токами протекающими в корпусе 1, в обечайках 10, 11, 1775172

12 и 13 охватывающих жидкость, а также

° антипараллельно токам, протекающим в концентраторе 14 и в контурах обечаек 13, 12, 11, охватываемых жидкостью.

Согласно правилу Ленца силы F - 13 5

Ньютон Лоренца, действующие на ионы растворенных веществ в жидкости, направлены при этом центробежно от оси к боковой стенке корпуса 1. Под действием сил

Лоренца жидкость освобождается от рас- 10 творенных веществ в центральной зоне корпуса, откуда отводят через патрубок 5 очищенную жидкость с расходом 0,55 л/с с остаточной концентрацией в ней 5 г/л растворенных веществ. Ионы растворенных ве- 15 ществ концентрируются на боковой стенке корпуса 1, откуда сгущенные вещества отводят через патрубок 6 с расходом 0,05 л/с (120 л/ч) раствора с концентрацией в нем

300 г/л частиц. 20

Удельная производительность устройства, отнесенная на 1 м рабочего объема корпуса достигает: по извлеченным из жидкости веществам — 1700 кг/ч, 25 по очищенной от растворенных веществ жидкости — 10 л/ч.

Предложенное устройство обеспечивает опреснение воды и других жидкостей от растворенных веществ. 30

Положительный эффект достигнут за счет усиления электромагнитного воздействия на жидкости индукционных токов в .перфорированных обечайках электропроводного материала разделителя жидкости и 35 концентратора частиц, установленных коаксиально, одна иэ сторон которых покрыта электроизоляционным материалом.

Формула изобретения

1, Устройство для сепарации частиц из жидкости, содержащее корпус с крышкой, днищем и патрубками для подачи очищаемой жидкости, отвода частиц и очищенной жидкости, электрическую обмотку, установленную коаксиально на корпусе и соединенную с источником импульсного тока, и разделитель жидкости, размещенный в корпусе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения удельной производительности и расширения функциональных возможностей, разделитель жидкости выполнен в виде набора перфорированных обечаек из электропроводного материала, установленных коаксиально и с образованием рабочих зазоров между ними, причем все обечайки выполнены с электроизоляционным покрытием одной из сторон.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что внешняя поверхность обечаек выполнена с электроизоляционным покрытием, при этом патрубок отвода очищенной жидкости расположен в контуре внутренней обечайки, а патрубок отвода частиц — за пределами контура внешней обечайки.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что с электроизоляционным покрытием выполнена внутренняя поверхность обечаек.

4, Устройство по пп.1 и 3. о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено концентратором частиц, размещенным вдоль оси корпуса, 1775172