Массообменное устройство для контакта твердой и жидкой фаз

 

Использование: регенерация отработанных масел. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с фильтровальным каналом, каналы для фаз и привод. Внутри фильтровального канала размещен транспортнр-рыхлительный секционный шнек. Шнек включает транспортную и рыхлительную секции. Шнек снабжен конусной прессующей приставкой и выполнен с возможностью вращения в обеих направлениях . Канал для загрузки жидкой фазы снабжен грязеочистительным механизмом. Канал для загрузки твердой фазы снабжен винтовым подавателем. Канал для выгрузки жидкой фазы снабжен самоочищающейся решеткой с пористым элементом. 3 з.п. флы, 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик

"4

СО

О

О О

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825092/26 (22) 21.05.90 (46) 15.12,92, Бюл. М 46 (71) Азово-Черноморский институт механизации сельского хозяйства (72) Е.M. Пироженко, Т.Б. Бойко, M.Ä. Коневцов и И.Я. Чумаченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 305712, кл. В 01 0 11/02, 1967. (54) МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

КОНТАКТА ТВЕРДОЙ И ЖИДКОЙ ФАЗ (57) Использование: регенерация отработанных масел. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с фильтровальным

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для очистки масла. Оно может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве, на предприятиях по регенераций отработанных масел, Известно устройство для контакта твердой и жидкой фаэ, например, для очистки масла твердым адсорбентом, содержащее корпус с внутренним фильтровальным каналом, в котором размещен транспортно-рыхлительный секционный шнек, снабженный конусной прессующей приставкой, каналы для загрузки и выгрузки твердой и жидкой фаэ.

Однако в таком устройстве недостаточно активно протекает процесс массообмена в связи с его монотонностью. Кроме того, вследствии забивания фильтровального канала твердым адсорбентом. отмечается эксплуатационная ненадежность устройства, „,5U 1780799 Al (и)э В 01 D 11/02, В 01,} 47/02

ЕТЕНИЯ. *Ц

2 каналом, каналы для фаэ и привод. Внутри фильтровального канала размещен транспортно-рыхлительный секционный шнек.

Шнек включает транспортную и рыхлительную секции. Шнек снабжен конусной прессующей приставкой и выполнен с возможностью вращения в обеих найравлениях. Канал для загрузки жидкой фазы снабжен грязеочистительным механизмом, Канал для загрузки твердой фазы снабжен винтовым подавателем; Канал для выгрузки жидкой фазы снабжен самоочищающейся решеткой с пористым элементом. 3 з.п. флы, 12 ил, Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации установки и интенсификация процесса массообмена.

Поставленная цель достигается тем, что шнек выполнен с воэможностью вращения в обоих направлениях, канал для загрузки жидкой фазы снабжен: грязеочистительным механизмом, а канал для пода4и твердой фазы — винтовым питателем с оросительной трубкой и муфтой свободного хода, канал для выгрузки жидкой фазы — решеткой с пористым элементом.

На фиг, 1 изображена общая схема установки для очистки масла; на фиг, 2 — консгруктивная схема шнекового массообменного устройства; на фиг, 3 — вид

0 на фиг. 2; на фиг. 4 — поперечный разрез . -t-t на фиг. 2; на фиг. 5 — поперечный разрез

- n-n на фиг. 7; на фиг. 6 — поперечный разрез

1-l на фиг, 2; на фиг. 7 — муфта свободного хода; на фиг. 8 — схема канала для выгрузки жидкой фазы; на фиг. 9 — разрез g — g на фиг.

8; на фиг. 10 — вид.P на фиг, 9; на фиг. 11—

1780799 разрез m-m на фиг. 8; на фиг . 12 — электрическая схема управления электроприводом.

Установка для очистки масла (фиг. 1) на основе шнекового массообменного устройства 1 включает ряд дополнительных вспомогательных элементов. К ним относится бак 2 для засоренного механическими примесями масла с нагревателем 3, насосная станция 4, водоподогревательная колонка 5 с приспособлением 6 для подачи в нее горючих отходов процесса очистки масла, а также магнитный очиститель 7 и центрифуга

8, используемые в случае необходимости получения масла с повышенным качеством очистки, Шнековое массообменное устройство (фиг. 2) содержит корпус 9 с внутренним фильтровальным каналом, имеющим продольные ребра 10, Нижняя часть корпуса изготовлена из цилиндрической трубы 11, с переходной вставкой 12, имеющей внутреннюю конусную расточку. К ней присоединена верхняя конусная отъемная часть f3, с помощью быстродействующих кулачковых винтовых зажимов 14.

Внутри корпуса установлен секционный шнек 15. К его валу 16 прикреплены витки 17, транспортной секции шнека, с крупным шагом навивки. Здесь же в нижней части вала выполнена посадочная шейка и установлен радиально-упорный подшипник в легкосъемной нижней крышке 18 корпуса.

К средней части вала прикреплены рыхлительные лопатки 19, расположенные по направлению винтовой линии, а эа ними прикреплены опорные витки 20, взаимодействующие с внутренней конусной поверхностью переходной вставки корпуса.

Вблизи.от разъема корпуса, во внутренней расточке вала шнека с нарезанными храповыми зубцами, установлена муфта 21 свободного хода (фиг. 7 и 5). В прорезах стоек 22, зажаты плоские пружины 23, взаимодействующие с храповыми зубцами.

Пружины зафиксированы крышкой 24 с конусными гнездами и зажаты болтом 25. На конце муфты имеется квадратная присоединительная головка 26, совмещенная с квадратным гнездом на валу 27, конусного шнека 28.

В валу этого шнека выполнена расточка; в которой помещена вставка 29 с двумя продольными пазами (на чертеже не показано) с парой замыкающих штырей 30, соединенных между собой пластиной 31, блокировочного механизма. Внутри вставки помещена пружина 32 для отвода штырей иэ гнезд 33 на ведущем валу шнека. К пла-. стине прикреплена тяга 34, пройущенная через сверление вала конусного шнека для управления механизмом блокировки.

В стенке переходной конусной вставки просверлен ряд отверстий 35 для пропуска масла в фильтровальный канал на очистку.

Над этими отверстиями установлен очистительный перфораторный механизм (фиг. 2 и

4). Он состоит из герметизированного корпуса 36, в котором установлены очистительные 37 и направляющие подпружиненные

10 плунжеры 38, соединенные между собой рейкой 39. Подпружиненная система приводится в движение рычагом 40. На вершине корпуса перфоратора имеется штуцер 41

15 для подвода масла

В конце выгрузного канала 42, конусной приставки, установлены регулировочные винты 43 для изменения проходного сечения, при выгрузке отработанного адсорбен20 та, там же выполнена решетка 44 и патрубок

35 водяная рубашка обогрева маслоочистителя не показана.

В нижней части корпуса выполнен загрузочный канал 53 для пропуска адсорбен-. та, над которым установлен винтовой питатель 54 с бункером 55 и ворошилкой 56.

На концевой части шнека, расположенной под винтовым питателем помещен лабиринтно-уплотйительный, самоочищающийся механизм (фиг, 2, 8, 9, 10); Он состоит из барабана 57 с наружной резьбой и развитой ступицей. С торцевой стороны барабана выполнена проточка, где размещены два упорных штифта 58, а с обратной стороны цилиндрическая мелкоперфорированная

50 поверхность в виде колпака 59, с центральным отверстием для вала шнека. Вплотную к поверхности этого колпака прилегают щетки 60, расположенные в радиальном направлении и неподвижно прикрепленные к шнеку. Одна из щеток 61 представляет со55 бой концевую, специально заправленную часть витка шнека, В ступицу барабана вставлеНа, свернутая в рулон, мелкая латунная сетка 62, которая выполняет функции лабиринтного уплотнения и одновременно

45 для выхода отжатого из адсорбента масла.

Конусная приставка вместе со шнеком выполнены легкосъемными. Фиксация их в

25 рабочем положении достигается с помощью кулачковых винтовых зажимов, состоящих из гаек 46 приваренных к переходной встав.ке корпуса, винтов 47 и эксцентриковых прижимных шайб 48.

30 . В средней части цилиндрического корпуса прикреплена разьемная обойма 49 с поворотными цапфами 50, в которых просверлены каналы 51 для масла и 52 для под.ачи горячей воды (фиг. 6). На чертеже

1780799 эластичного элемента, установленного ря- рубашки возврат воды в водонагревательдом с подшипником шнека. Внизу, s отвер- ную колонку; 95 — от напорной линии к мастии в валу шнека, установлена ведущая нометру; 96 — водяная рубашка шпилька 63, взаимодействующая с парой массообменного устройства. стопоров на торце барабана, обеспечивает 5 Устройство работает следующим обраего вращение. зом.

В нижней части корпуса выполнено вы- Вначале подогревают маслоочиститель. грузное окно 64 для выпуска очищенного Для этого горячую воду из колонки 5 подают масла, поступающего из лабиринтных уп- по линии 91 в теплообменник 3, в баке 2, лотнений. С этим окном сообщена полость 10 заполненном маслом поступившим на очикорпуса 65 со сливным патрубком 66, пре- стку(по направлению стрелки М:), дохранительного фильтра (фиг. 11). Внутри Далее по линии 92, ее направляют к этого корпуса помещен решетчатый каркас сверлению 52 в поворотной цапфе и в водя67 с марлевой обмоткой 68. Корпус закры- ную рубашку 96 маслоочистителя, а из нее вается крышкой 69 с барашками 70. Сбоку 15 по линии 94 вода возвращается в колонку 5. корпуса подсоединена трубка 71 для подво- Одновременно, заполняют маслоочида масла к винтовому подавателю пористо- ститель адсорбентом, например, просеянго материала (адсорбента), а на сливном ным сосновыми опилками. Для этого патрубке установлен регулировочный кран включают электропривод устройства, снача72. 20 ла на безреверсивный режим работы, путем

Привод шнекового устройства выпол- установки ползунка командаппарата 83 в нен от тихоходного мотора-редуктора 73. OT неподвижное положение на его контактном него,припомощидвухцепныхпередач74и участке S (фиг. 12). С помощью насоса с

75, со звездочками 76 и 77, муфтой свобод- распылителем подают небольшую порцию ного хода 78, обеспечивается привод винто- 25 чистого масла в сторону загрузочного канавого подавателя адсорбента, а со ла 53 и винтового питателя 54, после чего в звездочками 79 и 80 — привод шнека. бункер 55 засыпают опилки, продолжая опМотор-редуктор подключен в сеть 81 пе- рыскивать их маслом. ременного тока. Посредством автоматиче- Как только из выгрузйого канала 42 поского переключателя 82, управляемого 30 явятся опилки, включают командаппарат 83 командаппаратом 83, например, с пружин- на реверсивный режим работы. При этом ным приводом, отрегулированным для ра- происходит распределение опилок в рабоботы по заданной программе, чем пространстве фильтровэльного канала обеспечивается требуемое включение, вы- с их уплотнением. Продолжая подсыпать в ключение или реверс мотора-редуктора, 35 бункер опилки и их опрыскивать маслом, В зависимости от условий работы, шне- наблюдают за их выходом из канала 42, При ковое маслоочистительное устройство мо- необходимости ретулируют плотность аджет быть установлено под сорбентом, а также качество отжима масла, соответствующим углом к горизонту..Для . которое можно оценить по истечениюжидэтого предусмотрено его подвижное присо- 40. кости из патрубка 45, по направлению единение к стойке 84 с секторной фикса- стрелки В. цией, . По достижению стабильного процесса

Шнековое массообменное устройство пропуска опилок через маслоочиститель и соединено с элементами маслоочиститель- требуемого температурного режима ной установки системой трубопроводов: 85 45 (50...60 С) включают насосную станцию 4 и — от бака с засоренным маслом к насосной подают масло из бака 2 по линиям 85, 86, 88. станции; 86 — от насосной станции с ответ- При этом заполняется пространство корпувлением в редукционный клапан 87 и к no- ca 36 перфораторного очистителя и через воротной цапфе (гибкий шланг); 88 — от входныеотверстия 35, масло поступает под поворотной цапфы в загрузочный канал 50 давлением в фильтровальный.канал по намаслоочистителя; 89- из выгрузного канала правлению стрелки М. Излишки масла через маслоочислителя к потребителю или на редукционный клапан 87, по линии 92 воздальнейшую очистку в магнитном сепарато- вращаются в бак 2, Режим истечения масла ре и центрифуге; 90 — из маслоочистителя из патрубка 66, по направлению стрелки M отжатое масло в бак на повторную обработ- 55 устанавливают регулировкой крана 72. Давку; 91 — из водонагревательной колонки в ление масла в системе контролируют манотеплообменник в баке; 92 — из маслобака метром. подача воды к поворотной цапфе (гибкий При очистке масла с повышенной зашланг);93-отповоротнойцапфывводяную грязненностью, а также вследствие внутрубашку маслоочистителя; 94 — из водяной реннего напора пЬристого материала в

1780799 сторону входных отверстий 35 (ф 4 мм) возможно их забивание, что заметйо по показаниям манометра. В этом случае следует рукояткой 40 привести в действие перфораторный очистительный механизм. В связи с актуальностью этого вопроса, намечено в дальнейшем оснастить очиститель механическим или электромагнитным приводом с автоматическим управлением.

С заполнением рабочего пространства маслоочистителя адсорбентом, внутренняя фильтровальная полость корпуса 9 самогерметизируется. В верхней части за счет подпрессовки адсорбента конусным шнеком

28, что создает необходимое уплотнение в выгрузном канале 42 и на решетке 44. В нижней части маслоочистителя уплотнение достигается подпрессовкой пористого материала винтом 54 в загрузочном канале 53.

С поступлением через каналы 35 потока масла внутрь фильтровального пространства корпуса 9, заполненного неоднородной, по плотности, пористой средой, а также под действием одностороннего гидростатического напора, происходит его разделение на два направления: основной поток, движущийся сквозь адсорбент с пониженными плотностью и гидравлическим сопротивлением, на вспомогательное направление с высоким гидравлическим сопротивлением уплотненного адсорбента, в конусной части устройства. В этом направлении пропускается только около 67 обрабатываемого масла.

Основной поток масла направлен навстречу медленному, знакопеременному перемещению массы адсорбента, в направлении главного вектора движения. Это перемещение обусловлено механическим . процессом взаимодействия секцйонного шнека 15 с адсорбентом. Оно выражено в

его разрыхлении и расшевеливании, систематическом перемещении, уже частично обработанного адсорбента, в сторону повышенной грязевой концентрации масла в потоке и подачи взамен него свежего ад сорбента, вступающего во взаимодействие с маслом уже прошедшего предварительную очистку в верхних горизонтах адсорбента, Окончательно очищенное масло в самом свежем пористом материале, в нижнем

его горизонте, поступает в лабиринтно-уплотнительную, масловыгрузную часть устройства. Предусмотрен его выпуск по двум каналам: по периферийному, лабиринтному, винтовому каналу барабана 57, по направлению стрелки 1, и через его расширенную ступицу с мелкоперфорированным колпаком 59, заполненном рулон20

60 и 61. При этом щеткой 61, являющейся

25 частью витка шнека 15, производится обрарезьбы на барабане 57, выполненной в том

30 же направлении, что и витки шнека 15 (в

35 ао крепленными к нему щетками 60 и 61, :которые скользя по перфорированной по45 верхности колпака 59, неподвижного барабана 57, производят очистку от пористого

50 63 войдет в соприкосновение с упорными штифтами 58 на барабане и увлечет его во вращение. До этого барабан 57 оставался неподвижным удерживаемый силами трения, возникающими на его периферийной

55 резьбовой поверхности и торцевой части

15 ным сетчатым уплотнителем 62, по направлению стрелки t (фиг. 8) в выгруэное окно 64 в нижней крышке 18 корпуса 9

На пути очищенного масла установлен предохранительный, легкосменный марлевый фильтрующий элемент 68, в корпусе 65, закрытом крышкой 69 с гайками 70. Он предназначен для улавливания случайных. частиц пористого материала. Из этого корпуса очищенное масло (по направлению стрелки М) через патрубок 66 с регулировочным краном 72, поступает для использования, а при необходимости в особо-чистом масле, оно подается в магнитный сепаратор

7 и центрифугу 8. Иэ этого же корпуса, по направлению стрелки К, по трубке 71, небольшое количество масла подается к винтовому подавателю 54, для обработки адсорбента перед подачей его в канал 53 (фиг. 3).

Для предотвращения забивания перфорированной поверхности колпака 59, она систематически обрабатывается щетками ботка торцевой поверхности колпака 59 и вынос пористого материала в верхние горизонты. Под воздействием периферийной нашем случае левое направление витков) достигается сгон из резьбового канала барабана случайно попавших туда частиц адсорбента на торцевую поверхность. Оттуда они поднимаются щеткой 61 и выносятся в верхние горизонты.

Работа щеток связана со знакопеременным движением вала 16 шнека.

После завершения очередной остановки (фиг, 12) шнекового механизма, в момент контакта ползунка командоаппарата 83 с шиной, начинается вращение вала 16 с приматериала. Она длится в течении воемени поворота шнека 15 на угол около 180, до тех пор, пока ведущая, на валу 16, шпилька (фиг. 2, 8, 9, 10 и 12). С выходом ползунка командаппарата 89 на бесконтактный участок, движение прекращается, а с выходом на шину, начинается непродолжительный реверсивный ход шнека в 2...3 оборота и

1780799

10 обработка неподвижного барабана 57 щет- переменное, Наибольшее его значение в ками. нижней сливной части канала.

Знакопеременный режим работы мас- В зависимогти от изменения угла наклолоочистителя, вызывает необходимость на р; дополнительное давление Р1 опредепринятия мер по предотвращению раэгер- 5 ляется из следующего соотношения:. метизации системы, подпрессовывающими конусными шнеками 28 и 54; В связи с этим, P 1, кг с на конце вала 16 цилиндрического шнекам P sin P, „„2

15, установлена муфта свободного хода 21 с где 1 — длина фильтровального канала м; тановлена и на приводном валу винтового подавателя 54. щим образом. От вала 16, через внутренние такта твердой и жидкой фаз, и еим храповые зубья, движение передается на 15 р у у р ф р ал а а венно для очистки масла, со е жа ее корпус с внутренним фильтровальным канаконсольные плоские пружины 23 и далее, через сердечник муфты и ее ведущую квадлом, размещенный в нем шнек, включаюратную головку 26, устанавливаемую в рас-, ус и и и и щий транспортную и рыхлительн ю сек ии, точке ведомого вала 27, конУсного шнека 28.. - У г „и „ снабженный конусной и есс ю ей и иПри помощи штырей 30, вводимых в гнезда 20 рд д фаэ и и иво о т л и ч а ставкой, каналы для заг зки и выг зки

33 ведущего вала 16 осуществляется блоки- щ с ц лью ив,шения твердой и жидкой фаэ и и иво, о т л и ч аровка вращения валов 16 и 27, например, в д у ац и интенси ика ю щ е е с я тем, что, с целью повышения случае необхоДимости Ручной прокрутки ц О ц обмена шнек выполнен . надежности эксплуатации и интенси икации процесса массообмена, шнек выполнен всего секционного шнека, через концевой в

„ч 3 " " eBOPI - с воэможностью вращения в обеих направквадрат на конце вала 16 (фиг. 2, вид по 25 стрелке Д), Управление блокировочным меД "О 25 лениях, канал для загрузки жидкой ьаэы ханизмом производится с помощью тяги 34, снабжен грязеочистительным механизмом, канал для загрузки твердой азы снабжен выпущенной за пределы конусной пристав- с о оситедьной т б ки устройства. В случае отъема этой при- - уф д o o ода а канал ля винтовым питателем с о осительной т бставки, от основного корпуса 9 отпускаются 30 Ру д ф б е ешеткой с кой и муфтой свободного хода, а канал ля три винта 14 и проворачиваются эксцентри- . пористым элементфом выгрузки жидкой фазы снабжен ешеткой с ковые прижимные шайбы 48. Приставка 13 р о т л и ч а ю легко отсоединяется вместе с конусным „. что „„

lUHeK0M 23 и ooMellleHHbfM в ее вал 27 блокировочным механизмом. 35 выполнен в виде плУнжеРов на общей йодИзменяя наклон маслоочистителя 1, пружиненной рейке. Устройство "o rlï". 1 и 2, о т л и ч à Ю ла, Это достигается за счет увеличения гидРавлического давления в пространСтве элементом выполнена в виде ст пи ы и. фильтровального канала, в направлении по- 4Q „„и . тока масла, с использованием гРавитацион- 4 У О с о по пп 1- о т л и ч а ю. нсй СамОтЕчнОСти жиДкоети, а ТакжЕ щ е е с я тем что кон сная и есс а

4. Устоойство по пп. 1-, о т л и ч а юизменения характера взаимодействия межДУ массой пористого матеРиала и Рабочей . прилегающего к кон сной и есс ю ей и приставка выполнена съемной, а вал шнека поверхностью шнека. Дополнительное ав- 45 ление по длине фильтровального канала- механизмом блокировки.

1780799

1780799

1780799

Составитель Е, Пироженко

Техред М.Моргенал Корректор Э. Лончакова

Редактор

Заказ 4231 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101