Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и средствам обеспечения технической чистоты рабочих жидкостей гидросистем за счет удаления примесей Цель изобретения - повышение эффективности дегазации рабочей жидкости сравнительно невысокого удельного веса при обеспечении ее фильтрации . Рабочую жидкость (РЖ) предварительно частично дегазируют и фильтруют в камере фильтрации , откуда РЖ подают в виде струй в сепарационную камеру дегазатора (КД) с вращающимся ротором, при этом периодически сообщают камеру фильтрации через КД с камерой разрежения, одновременно герметизируют КД периферийным кольцевым слоем РЖ, к которой прикладывают вакуум , фильтруют через боковую стенку ротора и выводят из него Устройство выполнено с дополнительной камерой фильтрации. Ротор выполнен с радиальными лопатками и боковой стенкой с проходными фильтрующими элементами и размещен внутри корпуса В турбосепарационном варианте КД к внутренним концам лопаток прикреплены турбинные лопатки, а к наружным концам лопаток - винтовой шнек по образующей ротора 2 спф-пы, бил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕХЕНИ

К ПАТЕНТУ

Ь) (CO

Ch

Ш (ф4

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4835067/26 (22) 11.06.90 (46) 30.10.93 Бюл. Na 39 — 40 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Дроздовский Г.П. (73) Дроздовский Георгий Петрович (54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и средствам обеспечения технической чистоты рабочих жидкостей гидросистем за счет удаления примесей

Цепь изобретения — повышение эффективности дегазации рабочей жидкости сравнительно невысокого удельного веса при обеспечении ее фильтрации. Рабочую жидкость (РЖ) предварительно частично дегазируют и фильтруют в камере фипь— (в) СК (и) 200165 31 (51) 5 Â01D19 00 трации, откуда РЖ подают в виде струй в сепарационную камеру дегазатора (КД1 с вращающимся ротором, при этом периодически сообщают камеру фильтрации через КД с камерой разрежения, одновременно гермет изируют КД периферийным кольцевым слоем РЖ, к которой прикладывают вакуум. фильтруют через боковую стенку ротора и вы— водят из него. Устройство выполнено с дополнительной камерой фильтрации. Ротор выполнен с радиальными лопатками и боковой стенкой с проходными фильтрующими элементами и размещен внутри корпуса В турбосепарационном варианте

КД к внутренним концам лопаток прикреплены турбинные лопатки, а к наружным концам лопаток— винтовой шнек по образующей ротора 2 с.п.ф-лы, 6 ип.

2001653

30 сти;

35 са, 40

50

Изобретение относится к обеспечению технической чистоты технологических жидкостей, в частности к очистке рабочей жидкости гидросистемы от растворенных газов и ее фильтрации, и может быть использоваНо в дорожно-строительной и лесозаготовительной гидрофицированной технике.

Известен способ вакуумной дегаэации, включающий принудительную подачу газированной жидкости в виде струй в герметичную дегазационную камеру, отбор газа вакуумом в камеру разрежения и отвод жидкости из дегазационной камеры, При этом имеет место периодическое (по мере заполнения обьема дегазационной камеры жидкостью) сообщение камер.

Данный способ применим для структурных жидкостей со сравнительно большим удельным весом (глинистый буровой раствор), при этом затруднена фильтрация жидкости.

Известен двухкамерный вакуумный дегазатор типа ДВС-11, в котором от основной массы тяжелой жидкости отделяется более легкая фракция - растворенный гаэ.

Основными недостатками прототипа по способу и устройству являются а) по способу: неэффективность при дегазации жидкостей малой вязкости и удельного веса; отсутствие фильтрации рабочей жидкоотсутствие откачки разгазированной жидкости; дискретность дегазационного процесб) по устройству: отсутствие камеры предварительной механической фильтрации и дегаэации газированной жидкости; зависимость периода сообщения дегазацион ной камеры с камерой разрежения от количества жидкости в первой камере; отсутствие устройства вращения газированной жидкости для создания центробежного эффекта для обеспечения фронта фаэ с целью повышения эффективности отбора газа в вакуумную камеру и фильтрации разгазированной жидкости за счет вывода иэ центрифуги и препятствия попадания в вакуумную камеру.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации рабочей гидросистемы невысокого удельного веса и вязкости.

Способ дегазации жидкости заключается в том, что перед подачей жидкости в дегазационную камеру ее частично дегазируют за счет перепада давления на гидросопротивлении и фильтруют. дегазационную камеру приводят во вращение с образованием периферийного кольцевого слоя жидкости и отводом ее эа счет центробежных сил через фильтрующие боковые стенки дегаэационной камеры в полость откачки, Устройство для дегазации жидкости снабжено входной фильтрующей камерой с расположенным по оси сборным коллектором, соединенным со штуцером ввода жидкости в дегазационную камеру, которая выполнена в виде расположенного в корпусе вращающегося ротора с боковыми стенками из фильтрующих элементов с расположенными s роторе радиальными лопатками, причем корпус выполнен с горизонтальными перегородками по торцам, между которыми и горизонтальными поверхностями ротора расположены кольцевые уплотнения с отверстиями, проходящими через перегородки, при этом горизонтальные поверхности ротора выполнены с отверстиями, совпадающими с отверстиями в уплотнениях, Также возможна конструкция ротора, когда он снабжен турбинными лопатками, прикрепленными к внутренним концам лопаток ротора, и винтовым шнеком, прикрепленным к наружным концам лопаток ротора по его образующей за фильтрующими элементами и размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом, в нижней части которого расположено устройство вывода раэгаэированной жидкости. Кроме того, устройство может быть снабжено коллектором подачи жидкости, расположенным по оси ротора с возмо>кностью вращения от привода и соединенным со штуцером ввода жидкости, дегазационная камера сообщена с камерой разрежения посредством осевого канала с выходными радиальными отверстиями, при этом устройство снабжено неподвижной втулкой с радиальными отверстиями, перекрывающей выходные отверстия осевого канала, верхний конец коллектора подачи жидкости соединен с ведомым валом вакуумного насоса (компрессора), а ротор центрифуги снабжен соосно расположенной шестерней для привода насоса откачки из корпуса жидкости, Отличительными признаками изобретения являются (в отличие от прототипа) а) по способу: осуществляются предварительная механическая дегаэация рабочей жидкости за счет создания перепада давления на гидросопротивлении, дробление смеси на фазы и фильтрование на фильтре, сепарируется рабочая жидкость во вращающемся роторе с выводом ее за счет цен2001653

10 тробежных сил из зоны сепарации при фильтрации через боковые стенки ротора; создается периферийный слой рабочей жидкости перед фильтрующими боковыми стенками ротора. что позволяет увеличить фронт раздела фаз (жидкой и газовой) для эффективного отбора газа в камеру разрежения, и герметизируются полости сепарации в роторе, б) по устройству: наличие входной фильтрующей камеры, размещенной после гидросопротивления в сливной линии гидросистемы, сообщаемой через камеру дегазации в роторе с камерой разрежения и расположенным по оси сборным коллектором, соединенным со штуцером ввода жидкости в дегазационную камеру: выполнение дегаэационной камеры в виде расположенного в корпусе вращающегося ротора с боковыми стенками из фильтрующих элементов и расположенными в роторе радиальными лопатками; выполнение торцов неподвижного корпуса ротора с горизонтальными перегородками, между которыми и горизонтальными поверхностями ротора расположены кольцевые уплотнения, причем все сопряженные поверхности содержат прерывистые по окружности вертикальные отверстия для дискретного сообщения камер (входной, дегаэационный и разрежения); выполнение радиальных лопаток ротора, снабженных на своих внутренних концах турбинными лопатками, а на наружных концах с прикрепленным винтовым шнеком, размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом ротора; выполнение сборного коллектора подачи жидкости в виде вращающегося вместе с ротором от привода вала, снабженного осевым каналом, штуцерами ввода жидкости из фильтрующей камеры в дегазационную камеру и отдельным осевым каналом сообщения с камерой разрежения с выходными радиальными отверстиями, периодически в зависимости от скорости вращения ротора перекрываемыми корпусом неподвижной втулки, имеющей также соосные с первыми радиальные отверстия; соединение верхнего конца коллектора подачи жидкости с ведомым валом вакуумного насоса (компрессора) и снабжение ротора соосно расположенной шестерней для привода насоса откачки жидкости из корпуса дегазационной камеры.

На фиг. 1 приведена гидросхема реализации способа дегазации рабочей жидкости гидросистемы в составе турбосепаратора и отдельного гидропривода компрессора: на

55 фиг. 2 — схема реализации способа с приводным от гидромотора коллектором подачи жидкости; на фиг, 3 — дегазатор с турбоприводом с неподвижным коллектором, узел I на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение А-А на фиг. 3; на фиг, 5 — приводной дегазатор с вращающимся коллектором, узел II Hà фиг. 2; на фиг. б — Б-Б на фиг. 5.

Гидросхема реализации спосооа (qivr. ) состоит из насоса 1, распределителя 2, гидро грегата 3, Сливная линия 4 гидпосистемы подключена к двухходовому крану 5, направляющему рабочую жидкость к фильтру 6 при обычном функционировании гидросистемы либо через регулируемый дроссель

7 к турбосепаратору дегазатора 8, к которому подключена всасывающая полость компрессора 9, приводного от гидромотора 10, эапитываемого через кран 11 от напорной линии насоса 1 и имеющего дроссельное рс г ул lpQBB Hllt ч1, i, „, .э i vs з л счет дросселя 12, и подающего отобранный газ через отделитель 13 жидкости от газа, охладитель газа 14 в ресивер 15. Разгаэированная рабочая жидкость поступает в гидробак 16 гидросистемы.

Гидросистема с приводным от гидромотора коллектор,:1 и ротором дегаэатора (фиг. 2) содержит дегазатор 17 с откачивающим раэгаэированную рабочую жидкость насосом 18 и компрессором 9, приводным гидромотором 3, имеющим дроссельное регулировани . за счет дросселя 7, выход которого и выход гидромотора 19 присоединены к входу камеры 20 фильтрации дегазатора 17.

Турбосепаратор дегаэатора 8 содержит входную камеру 20 фильтрации, полости которой разобщены фильтрующим элементом

21, сборно-направляющий неподвижный коллектор 22 с радиальными входными отверстиями 23 и каналом сообщения камер содержит опорные выступы, на которые опирается упорный подшипник 24 для опоры вращающегося ротора 25, который также опирается на кольцевое уплотнение 26 с вертикальными отверстиями сообщения камер предварительной фильтрации и дегазации при вращении ротора 25, Уплотнение 26 зафиксировано в перегородке 27 между входной фильтрующей камерой 20 и ротором 25, а со стороны камеры 20 снизу перегородки 27 закреплен пропускной диск 28 с отверстиями и фильтрующим элементом 29.

В дне ротора 25 выполнен фигурнь и проходной канал 30, соединяющий периодически камеру 20 и полость ротора при его вращении, а сверху в коллекторе закреплен неподвижный сопловой (штуцерный) направляющий аппарат 31 для тангенциально2001653

"с<от и в виде струй иэ коллекто>ь ротора 25, которые воздей", рбин tl >tå лопатки 32, . i л вну1ренних >;OIIöàх ради.й 33, зафиксированных на

i.ioc t последнего сверху за°, >,-;> 3-1, ст которой с>верху за:, цеп»; уплотнение 35 с .I. l1 l, oX I<10>1I CtlI13$ защи>.<:;it шis Экраном 36, а свЕрху

;ри vp»lie>tv!1 ротора 25 с

: птп рс.т>тягти и разделитель;эхо 37, над которой раэгле>це . < >! г< эре» 1, >9, Рт.гор 25

< °:,т>р .IуС >О С 3aaOpo>Л. Гт VOTopo>4

<; .Кг .: ..к 4i ill. крвплЕ;<

<:..,\ 6.Ik( ",Е рОтОра . ><; »1 т:С:П;<Ств; . 3 >. O>Êäó Кп, < э; «11. . 0! 1, L т;,; > С; ; ",; Н »I < t<< И Л Ь T

; ы -12, Lll > .> 4 > внизу с .; 1> <Ой

О- р ттl<г„й I, ãt;Iп;,i i 45 ВЫXO

0г<,-г 16 i!1,",рс>вист емы, . и ><, > лэ:>тс>р 17 с ш>ав>а>ощим..,,- 1, 2 (фиг. I) Lо 11<,><тру пер городки 27 « ".,igltlи<>ник 46,цля H>lop>>i кол.:,: f»«;и >c1!I которого с> лгч ротор 25. Ргсе со :, . .< tI >i< l>с:i г>род>:и 27, пОд, ",;г:> t.oi гора 22 и дно

>..! . : : I . . <лe соос>lые о> <.pi! Û. !006LII, »ощие при ><ращет>ии погор1 25 v мер> I ф!1льграции l1 дегаэации. ,; >:»; ст <г>;а pol ора 25 в»пол» >la с от>„»„;><>1>, и <9, ээкрытыгли изнутри ротора

; ильтру оп> ми элементами 42. На роторе

25 э кр .плена зубчатая шестерня 50 для г:li>1><от>а >LIO .терни 51, закрепленной на валу

»асяс 18 откачки дегаэированной >кидкости и.,< >.0 1:уса 40 ротора 25 через шгуцер

52. В перх, eй части колл".êòора 22 имеются рад>1a;I i» ит отверстия 53 забор;1 таза из роlор > 25 с осе>т»,гл проходом в коллекторе с р; »IO.I>,« l>1ll отверстиями 54 выхода газа в кал; ру р <эреже»ия, ко>орые перекрь>ваютсч неподвижной вгулкой 55, имеющей ради«льные т>тверстия, соосные с отверстиями

54, В>эрхlдомым валом компрессора 9. установленнo "o tlа KpíLL>êå 39, всасывающая по,ость которого через штуцер 56 сообщена с ка>.lopo! разрежения.

Способ осуществля>от следу>ощим обраэогл

Для L<м режиме гидросистемы открыла>от vp".II 11, соеди»яют линию 4 слива при

>10;oil»< > рана 5 с дегаэатором 8 (фиг. 1), 5

l;

1 > .г

55 уменьшают проходное сечение дросселя 7 (увеличивают его гидросопротивление) в зависиглости от степени газирования рабочей жидкости устанавливают обороты гидромотора 10 (устанавливают уровень разрежения в полости 38) эа счет дроссельного ре> улирования числа оборотол гидромотора

10.

При реализации c;:особ>а (фиг.2) поворачиваioò крлtl 5 дл$1 отводa линии слива в дегазатор 17, регулируloT обороты гидромотора 19 дросгелем 7 в зависимости от степеtIM газирования жидкости и оборотов насоса

> I идрос>тстемь>, чтобь> бы lo равенство расходов.

После дегазации кр >ii 5 повг рачивают с<б>ратно, .<;Ivpi,ieaioT кран 11 (фиг, 1) и рабоч;<ч жидкое I ь посту>>ает в фильтр 6 и на слив.

Дегаээгпр 8 (фиг, 3) работает следую«>им обр;>эс. >л

Раб>оча ;кидкос ть постуг> ае т во входной, Ia грубо: к;<тлеpLI 20 фил ьт рации после дросс оля 7. ><с,с >е которого часть растворенного

>; а !<3- л перепада дэвле><>>я "вскипает", tIРЬКОВ, жИДКОСтЬ фильтру.тсll tl«1 элементах 21 и проходит вну1рь ф>тл ..>рующеlo контура (на фильтре

21 жидкоеt t дробится l1 перс мешивается, iio вызывает дополнительное газовыделеtii,å) Гaç, выделившийся . а с <ет механичеcv.oé дегээ; ции (ттроссель, фильтр), собирается вверху полостей камеры 20 фильтрации. Рабочая жидкость, нагнетаеглая по р->сходу насосол1 1 гидросистемы, поступает через отверстия 23 в вертикальный канал сбора коллектора 22 и в виде турболиэопанной струи с большой кинетической энергией вводится гэнгенциально при помощи сопел (штуцеров) в каглеру сепарации ротора 25, Струи;кидкости, ударяясь о турбинные лопатки 32, вызывают вращение ротора 25 (режим турбосепаратора). При выходе из сопел и при ударе о турбиннь>с. лопатки из рабочей жидкости

Ta>!>iлетиэируя фильтрующие элементы

42 боковой стенки ротора (герметизация нужна для эффективного использования разрежения), Одновременно с этим при вращении ротора 25 синхронно открываются проходы между камерами фильтрации, сепарации и разрежения (совмещаются отверстия ротора. кольцевых уплотнений 26. 35 и перегородок 27, 37), через которые за счет перепада давления выделившийся газ из полостей камер фильтрации и сепарации от2001653

50 качивается в полость разрежения 38, откуда отбирается в компрессор 9, При этом имеет место эффективная дегазация кольцевого слоя жидкости на периферии ротора 25 за счет большого фронта или границы раздела фаз, выделяющийся газ также откачивается в камеру разрежения. Для уменьшения поступления жидкости из камеры 20 перед отверстиями уплотнений 26 установлен пропускной диск 28 с фильтрующими элементами 29 (создают гидросопротивление жидкости), причем забор газа ведется как иэ полости до фильтра, так и из полости после фильтра. Если жидкость попадает через отверстие в камеру сепарации ротора, то на ее пути установлен отражающий экран 36, ударяясь в который, она теряет скорость и подхватывается лопастями 33. Пульсирующий режим приложения вакуума позволяет эффективно срабатывать гравитационным и центробежным силам, удерживающим движение в направлении камеры разрежения из-эа большего удельного веса, чем у газа, Это также позволяет с учетом конструкции компрессора (возвратно-поступательный поршневой или коловоротный) создавать пики роста разрежения, при которых открываются отверстия сообщения камер.

Дегазированная жидкость из кольцевого слоя выносится из ротора 25 через фильтрующие элементы 42 с гидросопротивлением (для подпора жидкости) и попадает в кольцевой зазор между ротором 25 и его неподвижным корпусом

40, оттуда выдавливается (удаллется) при помощи винтового шнека 41, закрепленного на боковой стенке ротора 25, через отверстие (штуцер 43) в гидробак 16.

Дегазатор 17 (фиг. 5) работает следующим образом.

Жидкость поступает в гидромотор 19, вращая его и вертикальный коллектор со скоростью, определяемой регулируемым дросселем 7. Далее жидкость фильтруется и вводится в ротор 25, Весь механизм дегазации аналогичен предыдущему варианту.

Вращение ротора вызывает вращение насоса 18 для откачки дегаэированной жидкости иэ корпуса 40 дегазатора и вращение компрессора 9. Прямая механическая связь гидромотора 19, насоса 18 и компрессора 9 позволяет реализовать автоматическую связь между производительностями этих агрегатов.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется преимущест вами нового способа и устройства его осуществления эа счет повышения эффективности дегазации рабочей жидкости сравнительно невысокого удельного веса (нефтлнэл основа) при обеспечении ее фильтрации, Поставленная цель достигается за с4рп применения всех известных спос;,а;... „, зации, доказавших свою эффективность, а именно механический (перепад давл нил фильтрование, дробление смеси на гидросопротивлениях), метод центрифуги (рл брызгивание при вводе и сепэриролани« смеси на фазы), отбор газа в полость разре жения (приложение вакуума, т. е. в: .у мнив дегазирование).

Использование комплекса операций по дегаэации рабочей жидкости по алгорит". у предлагаемого изобретенил позволяет нейтра 1 зова-ь "д".".--"-.:""-:>, ровня гра витационных сил рабочей жидкости со сравнительно низким удельным весом .аа счет приложения к ней центробежных сил в пределах ограниченных обьема и размеров вращающегосл ротора с использованием этих сил по направлению фильтрации (нагнетание и про -чка за счет давления от центробежных сил) и вывода дегазированной жидкости из области действия разрежения в пределах объема ротора при ciao герметизации ко ьцевым слоем этой жидкости до фильтру ощих элементов ротора. Кроме того, дискретное приложение вакуума к дегазируемой жидкости в условиях действия на нее центробежных сил при наличии значительной границы раздела фаз при ограниченных размерах ротора позволлет повысить эффективность дегазации сильно газированной жидкости при сведении к минимуму воэможности ее попадания в камеру разрежения.

Предлагаемые способ и устройство позволяют применять их в гидросистемах широкого диапазона производительности насоса гидросистемы, т. е. при значительных колебаниях расхода гидрожидкости через дегазатор. (56) Дегтев И.И. и Зинкевич А.И. Контроль и дегазация буровых промыво

2001653

12 р:. <," у л а и 3 о б р е т е н и я

",:г б дегазации жидкости, включа<::-.< удительную подачу в виде . г.< и< ую дегазационную камее< ;yl<0<< в камеру разреже- 5 ..I . fê00<и из дегазационной

:; ".:: I1,:;"10«т м, <то, с целью, г< г! ЕК; <В< ОСТИ ПРИЦЕССа ДЕГа. I I,".<<ГОС f l1 Г<<Д0Г)С!1СТЕМЫ IIC 10<, с<< <1 вязкпсти. перед 10

:.1..<,. Д .глз 1<1<10

-.,;;,<рую1 з» г;т перепада

<ДГ< 10 \f\00 <Ив

<,:и сU If<10!1 <; !:I1 I<еPийно(0 .,-:.;:. ",;;, г>Сf i l . ГОДЯт ЕЕ За фильтрую.:,-.<:;И <>,"l < :.- 0. < ><ой КЛМЕ20

Л !;"- ", < 1: К <1Д К о С Т11, лообу,.ч< ll << щ :Гя:<г ц<1

;;;:-РУ Р..;:,,:.х,".1«1«, сое

И;,< ГЛКУУ 1 ги «НаСОС<

1: 1,,< I 0< I< .« | I <, <, Ш Т УЦ<. Ð, 5

:,, .:газац .:. „<Ую камеру, 1

J,. rKIlI;l .0С; II 01<1<Л <аЮЩЕЕ, <,<<< « О ВЬ« С!:* 11 ЭффЕ КТИ В...< . " ..а де< акации рабочей .0с .<стечь< невысокии плот- 30

"! 0< <0 Г < а <<Ч < I <0 <<хОДн <<<1 .Л 10<: и с Ра«полОжЕнным

:";,<Л< "; 0I <01, СОЕДИНЕН- 11<<1< :к<<дкг. сто в де<аза.,-.< а. .:. I-)<10HI

: !,0:.::.<00« >ècèðà с боковыми стенками из фильтрующих элементов и расположенными внутри ротора радиальными лопатками, корпус выполнен с горизонтальными перегородками по торцам, между которыми и горизонтальными поверхностями ротора расположены кольцевые уплотнения с отверстиями, проходящими через перегородки, при этом горизонтальные поверхности ротора выполнены с отверстиями, совпадающими с от верстиями в уплотнениях.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем. что оно снабжено турбинными лопатками, прикрепленными к внутренним концам лопаток ротора, и винтовым шнеком, прикрепленным к наружным концам попаток ротора по его образующей, размещеннь<м в кольцевом зазоре между ротором и корпусом. а устройство вывода жидкости расположено е нижней части корпуса.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено коллектором подачи жидкости, расположенным по оси ротора с возможностью вращения и соединенным с0 штуцером ввода жидкости, дегазационная камера сообщена с камерой разрежения осевым каналом с выходными радиальнь<ми отверстиями, при этом устройство снабжено неподвижной втулкой с радиальнь<ми отверстиями, перекрывающей выходные отверстия осевого канала. верхний конец коллектора подачи жидкости соединен с ведущим валом вакуумного насоса (компрессора), а ротор снабжен соосно расположенной шестерней для привода насоса откачки из корпуса жидкости.

200!653

2001653

4-А

2001653

Составитель Г.Дроздовский

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

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

Заказ 3141

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