ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕКТРОСЕПАРАТОР Российский патент 1996 года по МПК B03C5/00 

Изобретение касается области очистки топлив от воды с помощью сильных электрических полей.

Наиболее близким к заявляемому устройству является топливный электросепаратор ([1] стр. 74), принятый в качестве прототипа, где оба рабочих электрода выполнены в виде проволочных систем, размещенных на фиксированном расстоянии друг от друга (фиг.1). Степень неоднородности электрического поля определяется здесь расстоянием между электродами h и расстоянием между проволоками d. На электроды подается высоковольтное напряжение от источника питания. Смесь топлива с водой поступает в пространство между электродами, капельки воды подвергаются воздействию электрического поля, коагулируются и в области между проводами нижней системы (из области "силовых" ям, где напряженность поля близка к нулю) попадают в водосборник и далее удаляются из топлива. Недостатком указанной системы является ограниченная область взаимодействия топливной смеси (только между системами проводов), что ограничивает производительность электросепаратора и степень очистки топлива от воды. Области над верхними проволочными электродами и под нижними электродами практически не подвергаются воздействию электрического поля.

Задачей изобретения является увеличение скорости и качества очистки топлива от воды за счет повышения неоднородности воздействующего электрического поля.

Для этого в известном топливном электросепараторе, включающем корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположена полеобразующая система активных электродов, закрепленных на изоляционных втулках и соединенных с высоковольтным источником питания принят новый принцип полеобразующей системы:
система активных электродов дополнена блоком не соединенных с источником питания пассивных электродов, причем блоки электродов выполнены в виде набора размещенных параллельно друг другу металлических пластин и цилиндрических стержней;
электродные блоки расположены друг над другом и параллельно друг другу так, что под блоком с пассивными электродами размещен блок с активными электродами с отрицательным потенциалом, а под ним расположен блок активных электродов с положительным потенциалом;
все пластины в блоках электродов соединены между собой посредством цилиндрических проводников, диаметр которых равен 0,2-0,3 ширины пластины.

Для оперативного контроля за качеством очистки топлива в блоке пассивных электродов нижний слой цилиндрических проводников электрически изолирован от слоя металлических пластин, а выводы от этих проводников закорочены между собой через микроамперметр.

На выходном патрубке в корпусе электросепаратора смонтирована на изоляторах металлическая сетка с нанесенным на ней электроизолирующим масловодостойким покрытием.

Сущность изобретения представлена на фиг.1;
на фиг.2 представлен блок активных электродов из стержней и пластин; на фиг. 3 структура воздействующего электрического поля в отдельно выделенной ячейке электросепаратора.

Топливный электросепаратор состоит из входного патрубка 1, корпуса электросепаратора 2, блока пассивных пластинчатых электродов 3, блока цилиндрических пассивных электродов 4, блока активных электродов 5 и 6, соединенных с отрицательным потенциалом высоковольтного источника 10, пассивной электродной сетки со фторопластовым покрытием 7, микроаперметром 8 и выходным патрубком 9 и блоком активных электродов, соединенных с корпусом 11.

Принцип работы заявляемого устройства связан с тремя механизмами взаимодействия водотопливных эмульсий с электрическим полем: со сторонним (свободным) зарядом на глобуле воды как проводящей частицы; с наведенным на глобуле воды электрическим зарядом вблизи рабочих электродов; с эквивалентным электрическим диполем глобулы воды.

Для того чтобы обеспечить взаимодействие глобул воды с электрическим полем во всем объеме сепаратора, и выбрана конструкция электродной системы, структура электрического поля элементарной ячейки которой представлена на фиг. 3, где 2 заземленный корпус сепаратора, 3 пассивная система электродов, 5 активная система электродов, 11 заземленные (активные) электроды.

Такая система электродов обеспечивает распределение вертикальной составляющей Е₂ и ее производной , как показано справа на фиг.3, т.е. в элементарной ячейке электросепаратора нет области, где бы не взаимодействовала глобула воды с электрическим полем. Можно выделить более 5-ти областей по вертикали, где на глобулу воды будут действовать одновременно две силы, вызванные Е₂ и . В особых точках, отмеченных на фиг.3 крестиками, напряженность электрического поля равна нулю, и именно в них происходит преимущественно коагуляция (слияние) отдельных глобул воды. Поэтому независимо от заряда глобулы воды (возможно и его отсутствие) последняя всегда будет испытывать силовое взаимодействие. При приближении глобулы воды к электроду возникает индуцированная сила (от индукции противоположного заряда в глобуле воды), усиливающая силовое воздействие электрического поля на глобулу воды. Так как допустимая обводненность топлива не превышает 2-5% то процесс очистки топлива от воды определяется рассмотренным выше взаимодействием отдельно взятой глобулы воды с электрическим полем сепаратора. Обратное влияние глобулы воды на структуру электрического поля сепаратора в этом случае пренебрежимо мало.

Для улучшения параметров очистки топлива на выходном патрубке на изоляционных вставках смонтирована металлическая сетка с тонким фторопластовым покрытием. Физический механизм ее взаимодействия заключается в том, что после прохождения топлива через электродную систему электросепаратора отдельные мелкодисперсные капельки воды приобретают отрицательный заряд и, подходя к сетке с небольшим (усредненным по площади выходного патрубка) отрицательным потенциалом, отталкиваются от сетки, коагулируются в более крупные капли и оседают на дно сепаратора.

Установка подобной сетки, как показали эксперименты, позволяет довести очистку топлива от воды с 0,3% до 0,03- 0,05%

Использование: подготовка топлива в различных отраслях промышленности и, в частности, для повышения степени очистки топлива от воды с помощью сильных электрических полей. Сущность изобретения: топливный электросепаратор, включающий корпус с патрубками ввода и вывода топлива, полеобразующую систему активных электродов, соединенных с высоковольтным источником питания, блок не соединенных с источником питания пассивных электродов. Пассивные и активные электродные блоки выполнены в виде набора металлических пластин и цилиндрических проводников с заданным интервалом соотношения между диаметром цилиндрического проводника и шириной пластин. Все электродные блоки расположены параллельно друг другу, в рабочем объеме электросепаратора. Для оперативного контроля степени обводненности используется блок пассивных электродов, где нижний ряд цилиндрических проводников электрически изолирован от системы пластинчатых проводников, а выводы от обоих систем соединены микроамперметром. На выходе топливного электросепаратора установлена на изоляторах металлическая сетка с электроизолирующим масловодостойким покрытием, например, фторопластовым. 3 ил.

1. Топливный электросепаратор, включающий корпус с патрубками ввода и вывода, внутри которого расположена полеобразующая система активных электродов, закрепленных на изоляционных втулках и соединенных с высоковольтным источником питания, отличающийся тем, что система активных электродов дополнительно снабжена блоком не соединенных с источником питания пассивных электродов, причем блоки электродов выполнены в виде набора размещенных параллельно друг другу металлических пластин и цилиндрических стержней и расположены друг над другом и параллельно друг другу так, что под блоком с пассивными электродами размещен блок активных электродов с отрицательным потенциалом, а под ним расположен блок активных электродов с положительным потенциалом, при этом все пластины в блоках электродов соединены между собой посредством цилиндрических проводников, диаметр которых равен 0,2 0,3 ширины пластины. 2. Электросепаратор по п. 1, отличающийся тем, что в блоке пассивных электродов нижний слой цилиндрических стержней электрически изолирован от слоя металлических пластин через изоляционные втулки, а выводы от пластин и цилиндрических стержней закорочены между собой через микроамперметр. 3. Электросепаратор по п.2, отличающийся тем, что он снабжен смонтированной на изоляторах в корпусе перед патрубком вывода топлива металлической электродной сеткой с нанесенным на ней электроизолирующим масловодостойким покрытием, например фторпластовым.