Саморазгружающийся сепаратор жидкости

 

Изобретение относится к сепараторам для жидкости с периодической центробежной выгрузкой осадка и может использоваться в различных отраслях промышленности. Сепаратор жидкости содержит установленный на вертикальном валу барабан, включающий основание, имеющее приемную камеру для буферной жидкости, крышку с уплотнительным кольцом, пакет тарелок, тарелкодержатель, поршень с уплотняющим торцом и каналом в теле поршня, имеющим выход к уплотняющему торцу поршня и в буферную камеру под поршнем. В основании выполнена приемная камера для управляющей жидкости, а в уплотняющем торце поршня кольцевая выточка, сообщенные между собой каналом, по меньшей мере, одним. Кольцевая выточка сообщена, по меньшей мере, одним каналом с внешней средой для выхода воздуха при заполнении ее управляющей жидкостью. Изобретение обеспечивает четкую и надежную работу механизма управления центробежными разгрузками осадка и существенно сокращает расход жидкости на управление работой сепаратора. 2 ил.

Изобретение относится к сепараторам для жидкости с периодической центробежной выгрузкой осадка и может использоваться в различных отраслях промышленности.

Ближайшим техническим решением к предложенному является саморазгружающийся сепаратор для жидкости, содержащий вертикальный вал с барабаном, включающий основание и крышку с уплотнительным кольцом, скрепленные кольцевой гайкой, пакет тарелок с тарелкодержателем, кольцевой поршень с уплотняющей кромкой и каналом в теле поршня под уплотнительным кольцом крышки, буферную камеру под поршнем и приемную камеру для буферной жидкости, в котором канал в теле поршня сообщен с буферной камерой, а в основании барабана выполнен канал для частичного вывода буферной жидкости из буферной камеры (RU 2171701 С2, В 01 D 17/038, 10.08.2001).

Недостатком этого сепаратора является нечеткая работа механизма, обеспечивающего центробежную частичную выгрузку осадка и повышенный расход жидкости (воды), идущей на подпитку, компенсирующую частичный выход ее из буферной камеры через канал в основании. Нечеткая работа механизма определяется меняющимся во времени (после момента прекращения подачи подпитывающей жидкости) моментом начала движения поршня вниз, зависящим от ряда факторов: падением скорости истечения буферной жидкости при приближении ее свободной поверхности к каналу в основании, колебаниями давления на выходе сепарируемого продукта в разные периоды центробежных разгрузок осадка и другими. Нечеткая работа механизма центробежной выгрузки осадка приводит к колебаниям времени нахождения поршня в открытом состоянии, потерям продуктов сепарирования с осадком и снижению надежности работы сепаратора.

Для обеспечения четкости и надежности работы названного сепаратора канал в основании барабана переносят на больший радиус от расчетного уровня жидкости в буферной камере, обеспечивающего равенство гидростатических усилий на поршень снизу и сверху, и увеличивает проходное сечение этого канала. В обоих случаях это приводит к увеличение расхода подпитывающей жидкости (воды).

Технический результат изобретения заключается в обеспечении четкой и надежной работы механизма, обеспечивающего центробежную частичную выгрузку осадка при существенном сокращении расхода жидкости (воды) на управление работой этого механизма сепаратора.

Для достижения этого результата у предлагаемого саморазгружающегося сепаратора, содержащего установленный на вертикальном валу барабан, включающий основание, имеющее приемную камеру для буферной жидкости, крышку с уплотнительным кольцом, пакет тарелок, тарелкодержатель, поршень с уплотняющим торцом и каналом в теле поршня, имеющим выход к уплотняющему торцу поршня и в буферную камеру под поршнем, в основании выполнена приемная камера для управляющей жидкости, а в уплотняющем торце поршня выполнена кольцевая выточка, сообщенные между собой, по крайней мере, одним каналом для подачи управляющей жидкости, при этом кольцевая выточка сообщена, по крайней мере, одним каналом с внешней поверхностью поршня, для выхода воздуха во внешнюю среду при заполнении ее управляющей жидкостью.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен в частичном продольном разрезе установленный на вертикальном валу барабан предлагаемого сепаратора с размещенными в нем питающей трубой и напорным диском для подачи исходного и вывода просепарированного продуктов, а на фиг.2 изображен с увеличением масштаба узел I барабана на фиг.1.

Сепаратор включает установленный на вертикальном валу 1 барабан, содержащий основание 2, крышку 3 с уплотнительным кольцом 4, скрепленные гайкой 5, пакет тарелок 6 с тарелкодержателем 7, поршень 8, имеющий кольцевую выточку 3 на уплотняющем его торце, делящую этот торец на внутреннюю часть 10 и внешнюю часть 10а, и канал 11 в теле поршня, имеющий выход на внутреннюю часть уплотняющего торца и в буферную камеру 12, а также канал 13, выполненный в теле поршня и основания и сообщающий кольцевую выточку с приемной камерой 14 для управляющей жидкости. Для приема буферной жидкости в основании выполнена приемная камера 15, сообщенная каналом 16 с буферной камерой. Подача управляющей и буферной жидкости в барабан осуществляется из гидроустройств 17 и 18. В барабане также размещены с зазорами питающая труба 13 для подачи исходного продукта и напорный диск 20 для вывода просепарированного продукта. Кольцевая выточка 9 сообщена каналом 21 с внешней поверхностью поршня и с внешней средой через разгрузочные щели 22 основания.

Работает сепаратор следующим образом.

После полного набора оборотов барабаном в приемную камеру 15 подается буферная жидкость (вода) в количестве, превышающем ее расход через каналы 11, которая по каналам 16 заполняет буферную камеру 12. Под гидростатическим усилием поршень поднимается, надежно герметизируя рабочую полость барабана и каналы 11, после чего подача буферной жидкости прекращается, а ее излишки, переливаясь через борт камеры 15, выводятся в посуду под барабаном (не показана).

Из питающей трубы 19 в барабан подается исходная суспензия, которая заполняет рабочую полость барабана, проходит очистку в межтарелочных пространствах и выводится под давлением из сепаратора напорным диском 20, а осадок под действием центробежных сил скапливается в шламовом пространстве барабана.

Чтобы выгрузить осадок центробежным способом, необходимо из устройства 17 подать необходимую порцию управляющей жидкости (воды) в приемную камеру 14. По каналу (каналам) 13 в основании и поршне вода заполняет кольцевую выточку 9, вытесняя воздух из нее через канал 21, в результате чего получается гидроудар, импульс силы которого, преодолевая разность гидростатических усилий, действующих на поршень и удерживающих его в верхнем положении, перемещает поршень в нижнее положение, при этом из буферной камеры 12 через каналы 11 сбрасывается часть буферной жидкости, уровень которой в буферной камере быстро падает и поршень под действием гидростатического давления сепарируемой жидкости удерживается в нижнем положении необходимый промежуток времени, в течение которого через щели 22 в основании выбрасывается необходимое количество осадка, после чего из устройства 18 подается буферная вода в количестве, превышающем ее расход через каналы 11, буферная камера заполняется и поршень возвращается в верхнее рабочее положение.

Явление гидроудара происходит в сотые доли секунды, но импульс силы его, перемещающей поршень, кроме ряда иных факторов, прямо зависит от присутствия воздуха, в этот момент, в кольцевой выточке и в управляющей жидкости, способного сдемпфировать силу гидроудара. Поэтому необходим точный расчет суммарного проходного сечения каналов 11 и канала (каналов) 21, которое должно быть достаточным для выхода воздуха из кольцевой выточки, но недостаточным для демпфирования силы гидроудара последующей утечкой управляющей жидкости. Важным является и положение канала 21 относительно места входа канала 13 в кольцевую выточку. Так например, при одном канале 13 и 21, последний рационально расположить на противоположной стороне поршня от места входа канала 13 в кольцевую выточку. В этом положении, при входе в кольцевую выточку, управляющая жидкость раздваивается на два потока, идущих по дугам навстречу. При столкновении этих потоков возникает гидроудар, перемещающий вниз поршень, при этом перемещение это тем больше, чем меньше остается воздуха в кольцевой выточке. Во избежание перекосов поршня (в пределах посадочного зазора), количеством каналов 13 и 21 можно манипулировать, получая суммарный импульс сил гидроудара, перемещающий поршень на необходимое расстояние от уплотнительного кольца.

Автоматика управления циклом работы сепаратора позволяет четко до долей секунды фиксировать моменты начала и окончания подачи буферной и управляющей жидкости, а введение в конструкцию сепаратора канала (каналов) 21 позволило получить импульс силы (гидроудар, действующий также доли секунды), но наличие каналов 11 для вывода части буферной жидкости из буферной камеры позволяет манипулировать временем нахождения поршня в открытом (нижнем) положении, обеспечивая частичную и полную центробежную выгрузку осадка.

Изобретение позволяет обеспечить четкую и надежную работу механизма управления центробежными выгрузками осадка и, при сравнительной простоте конструкции, резко сократить расход жидкости (воды) на управление циклом работы сепаратора. Может использоваться в сепараторах открытого, полузакрытого и закрытого исполнения с частичной и полной выгрузкой осадка.

Формула изобретения

Саморазгружающийся сепаратор жидкости, содержащий установленный на вертикальном валу барабан, включающий основание, имеющее приемную камеру для буферной жидкости, крышку с уплотнительным кольцом, пакет горелок, тарелкодержатель, поршень с уплотняющим торцом и каналом в теле поршня, имеющим выход к уплотняющему торцу поршня и в буферную камеру под поршнем, отличающийся тем, что в основании выполнена приемная камера для управляющей жидкости, а в уплотняющем торце поршня - кольцевая выточка, сообщенные между собой, по крайней мере, одним каналом, при этом кольцевая выточка сообщена, по крайней мере, одним каналом с внешней поверхностью поршня для выхода воздуха во внешнюю среду при заполнении ее управляющей жидкостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2