УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ И ЗАЛИВА В ГЕРМЕТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D29/00 

Изобретение относится к области фильтрования и залива в герметичные емкости различных жидкостей.

Известна установка для фильтрования жидкостей (авт.св. N 850139, класс B 01 D 25/04, 1981). Эта установка состоит из фильтра, промежуточной емкости, эжектора и спаренного поплавкового клапана, размещенного в дополнительной емкости. 2 Ее промежуточная емкость связана через трубопровод с нижней камерой фильтра, а с гальванической ванной с помощью дюритового шланга. У нее имеются еще регулировочные краны и вакуумметры. А эжектор соединен трубопроводами с источником сжатого воздуха и вентиляционной системой. Нижняя камера снабжена поплавковым клапаном. Верхняя и нижняя камеры разделены фильтровальной перегородкой.

Установка работает следующим образом: при прохождении сжатого воздуха через эжектор в дополнительной и промежуточной емкостях и в нижней камере фильтра создается вакуум, с помощью которого производится перекачка жидкости из гальванической ванны по шлангу в промежуточную и дополнительную емкости. При заполнении их электролитом поплавковый клапан в промежуточной емкости всплывает вверх и закрывает верхний клапан, препятствуя проникновению жидкости в вентиляционную систему. Если в емкостях нет электролита, то поплавковый клапан опускается вниз и закрывает нижний клапан.

Такую же роль играет поплавковый клапан, установленный в нижней камере фильтра. А поплавковый клапан, установленный в его верхней камере, предохраняет перелив в нее жидкости.

К недостаткам этой установки следует отнести сложность конструкции и высокую стоимость ее изготовления. Слив электролита производится, когда в верхней части промежуточной емкости имеется вакуум, а через сливное отверстие в нее проникает атмосферный воздух. Поплавковый клапан в ней плохо удерживается в верхнем положении, отсюда ее ненадежная и нестабильная работа.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является, выбранное в качестве прототипа, устройство для автоматического фильтрования жидкостей (авт.св. N 1187847, класс B 01 D 37/04, 1985). Это устройство состоит из вакуумного фильтра, промежуточной камеры, эжекторов, поплавковых клапанов, постоянных магнитов, герметично установленных в кислотостойких корпусах, воздухораспределителей, в которых установлены штоки с уплотнительными кольцами, фильтрующих элементов, регулировочных кранов, трубопровода с сжатым воздухом, кислотостойкого дюритового шланга, связывающего гальваническую ванну с промежуточной камерой, нижнего сливного клапана промежуточной камеры, клапана верхней камеры вакуумного фильтра, нижнего сливного клапана камеры фильтрата, фильтровальной перегородки и шайб, установленных на поплавковых клапанах.

Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух подводится к эжектору промежуточной камеры, который откачивает из нее воздух. При достижении определенного вакуума электролит через кислотостойкий дюритовый шланг перекачивается из гальванической ванны в промежуточную камеру. После заполнения ее электролитом поплавковый клапан всплывает вверх и открывает нижний сливной клапан, через него электролит сливается в вакуумный фильтр. В верхнем положении поплавковый клапан удерживается постоянными магнитами.

Одновременно с этим шток поплавкового клапана перемещается в корпусе воздухораспределителя, закрывает подачу сжатого воздуха к эжектору, производящего откачку воздуха из промежуточной камеры и связывает ее через эжектор с атмосферой. В результате слив жидкости из промежуточной емкости происходит быстро и равномерно. После слива электролита из камеры на поплавковый клапан перестает действовать выталкивающая сила, постоянные магниты не могут удержать поплавковый клапан в верхнем положении, так как вес поплавкового клапана больше силы взаимодействия постоянных магнитов и он опускается, закрыв нижний сливной клапан, а шток воздухораспределителя открывает подачу сжатого воздуха к эжектору и цикл работы повторяется.

При этом необходимо соблюдать условие: F <P<V•d, где F сила взаимодействия постоянных магнитов, P вес поплавкового клапана, V объем поплавкового клапана, d удельный вес фильтруемой жидкости.

Например, если сила взаимодействия постоянных магнитов в первоначальный момент равна 0,5 кг, вес поплавкового клапана 3 кг, объем поплавкового клапана 4000 см³, а удельный вес жидкости 1 кг/см², то если выполняется это условие, то поплавковый клапан всплывает вверх и открывает сливной клапан только тогда, когда выталкивающая сила, которая действовала на него по закону Архимеда, будет больше 2,5 кг, то есть когда он вытеснит объем жидкости больше 2500 см³.

После всплывания поплавкового клапана зазор между постоянными магнитами уменьшается, поэтому сила из взаимодействия увеличивается. Если она равна 2,5 кг, то поплавковый клапан опускается и закрывает сливной клапан тогда, когда на него перестает действовать Архимедова сила, то есть когда вес поплавкового клапана больше 2,5 кг. При этом, если до всплытия поплавкового клапана жидкость заполняет 5000 см³ объема промежуточной емкости, то за один цикл сливается 5 литров жидкости. Вес поплавкового клапана можно регулировать, заполняя его фильтруемой жидкостью, а силу взаимодействия постоянных магнитов за счет изменения зазора между ними с помощью шайб.

После заполнения электролитом верхней камеры вакуумного фильтра открывают кран и в работу включается эжектор, который производит откачку воздуха из камеры фильтрата вакуумного фильтра. Верхняя и нижняя камеры вакуумного фильтра разделены фильтровальной перегородкой, на которую кладутся фильтровальные элементы, сукно, специальные ткани, бумагу и т.д. Работа вакуумного фильтра основана на перепаде давлений атмосферного в верхней камере и вакуума в нижней камере фильтрата. Аналогично с поплавковым клапаном в промежуточной камере работает и поплавковый клапан, установленный в камере фильтрата вакуумного фильтра, где во время слива она в это время сообщается через слой эжектор с атмосферой. Поэтому слив электролита через нижний сливной клапан осуществляется быстро и равномерно. А поплавковый клапан, установленный в верхней камере вакуумного фильтра, служит для предотвращения перелива электролита в нее.

К недостаткам этого устройства следует отнести сложность конструкции и высокую стоимость его изготовления, а также его неуниверсальность. Поэтому его нельзя использовать для фильтрования и залива жидкостей в железнодорожные цистерны и баки автомобилей, которые используются для перевозки различных жидкостей, а также им подобные емкости, так как с помощью перепада давлений: вакуума и атмосферного, можно поднимать воду не выше 10 метров, а это устройство надо устанавливать выше этих емкостей, что превышает эту высоту.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, удешевление стоимости его изготовления, универсальность для фильтрования и залива отфильтрованных жидкостей в больших объемах в емкости, которые широко используются в народном хозяйстве, например, в железнодорожные цистерны, баки грузовых автомобилей для перевозки различных жидкостей и им подобные емкости, в том числе высокоагрессивных, пожаро- и взрывоопасных, пролитых в экстремальных и аварийных ситуациях, снизить трудоемкость по его обслуживанию во время его работы.

Поставленная цель достигается тем, что заливное отверстие этих емкостей герметично заглушается прокладкой с фланцем, на котором закреплены эжектор, пассивное сопло которого через отверстие в переходнике, установленном во фланце, связано с внутренней полостью емкости, а в его нижнем отверстии установлен с помощью крышки предохранительный клапан, поплавок которого помещен во внутренней полости емкости, воздухораспределитель, поплавковый клапан с грузом, который установлен на его штоке между двумя регулировочными упорами и помещены тоже в эту емкость, вакууметр и заборный шланг с краном и фильтром, а внутри двух втулок корпуса воздухораспределителя выполнены два конусных отверстия, обращенными сужающей частью в разные стороны, на штоке выполнены конуса, а между конусным отверстием в верхней втулке и ее отверстием, связывающими полость к которой подводится воздух с полостью от которой он отводится к эжектору, и штоком имеется зазор.

Это позволяет упростить конструкцию, в которой нет промежуточных и дополнительных камер, использовать в ней только один эжектор, а это позволяет снизить стоимость его изготовления, делает его универсальным для фильтрования и залива жидкостей в больших объемах в емкости, которые широко используются в народном хозяйстве, например, железнодорожные цистерны, баки грузовых автомобилей для перевозки различных жидкостей и другие им подобные емкости, в том числе высокоагрессивных, пожаро- и взрывоопасных, кислоты, щелочи, нефть, керосин, бензин и т.д. в различных экстремальных и аварийных ситуациях, а вес фланца с резиновой прокладкой и установка на нем воздухораспределителя, эжектора, вакууметра и заборного шланга с краном и фильтром позволяет не крепить его к емкости, так как он будет поджат к ней перепадом давления: вакуума в емкости и атмосферного снаружи ее, что уменьшает трудоемкость по обслуживанию устройства во время его работы.

В этом автор видит новизну и существенные отличия предложенного им устройства.

На чертеже показан общий вид устройства. Оно содержит герметичную емкость 1, например, железнодорожную цистерну, крышка ее заливного отверстия условно не показана, оно заглушено прокладкой 2 и фланцем 3, на котором установлены и закреплены воздухораспределитель 4, эжектор 5, заборный шланг 6 с краном 7 и фильтром 8 и вакууметр 9.

Корпус воздухораспределителя выполнен из двух втулок: верхней 10 и нижней 11. Его нижняя внутренняя полость 12 связана с магистралью 13 сжатого воздуха через трубопровод 14. Нижнее конусное отверстие 15 нижней втулки 11 перекрыто конусом 16 штока 17, который установлен в воздухораспределителе 4 с уплотнительными кольцами 18, у него имеется еще и верхний конус 19. На штоке 17 во внутренней полости емкости 1 установлен между регулировочными упорами 20 и 21 поплавковый клапан 22 с регулировочным грузом 23. Между верхним конусным отверстием 24 в верхней втулке 10 и отверстием 25 и штоком 17 имеется зазор 26, а внутренняя полость 27 соединена трубопроводом 28 с активным соплом 29 эжектора 5, а его пассивное сопло 30 связано через переходник 31 и отверстие 32 в нем с внутренней полостью емкости 1. В нем с помощью крышки 33 установлен предохранительный клапан 34, поплавок 35 которого помещен во внутренней полости емкости 1, а на фланце 3 закреплен заборный шланг 36 с краном 7 и фильтром 8. В условной емкости 37 имеется жидкость 38, которую надо отфильтровать и слить в емкость 1. При технической необходимости, когда торец заливного отверстия емкости 1 не позволяет заглушать его с помощью прокладки 2 и фланца 3, воздухораспределитель 4, эжектор 5, заборный шланг 6 с краном 7 и фильтром 8 и вакууметр 9 можно установить и закрепить и на крышке, которая имеется у этой емкости, и поджать с помощью крепежного устройства, которое у нее имеется.

Работа устройства. Перед началом работы необходимо открыть крышку емкости 1 и запрокинуть ее так, чтобы она не упала в свое прежнее положение. Перекрыть заливное отверстие ее с помощью прокладки 2 и фланца 3, на котором закреплены воздухораспределитель 4, эжектор 5, заборный шланг 6 с краном 7, фильтром 8 и вакууметром 9. Чтобы увеличить вес, котором фланец 3 поджат к емкости 1 надо заборный шланг 6 обмотать вокруг воздухораспределителя 4. Открыть краны 7 в магистрали сжатого воздуха 13 и у вакууметра 9. После этого сжатый воздух через трубопровод 14, внутреннюю полость 12, зазор 26, внутреннюю полость 27 и трубопровод 28 будет подводится к активному соплу 29 эжектора 5, который будет производить откачку воздуха из емкости 1.

После достижения в ней определенного вакуума, который определяется по вакууметру 9, фланец 3 будет поджат к емкости 1 за счет перепада давлений: вакуума в ней и атмосферного снаружи ее. Размотать заборный шланг 6 и установить его фильтр 8 в жидкость, которую надо отфильтровать и слить в емкость 1, открыть его кран 7.

Тогда эта жидкость, за счет перепада давления, вакуума в емкости 1 и атмосферного снаружи ее, пройдя через фильтр 3, будет сливаться из емкости 37 в емкость 1, при этом шланг 36 не даст ей сильно разбрызгиваться,
После заполнения емкости 1 отфильтрованной жидкостью, поплавковый клапан 22 воздухораспределителя 4 всплывет вверх, поднимет шток 17 за счет упора 21 в верхнее положение, перекроет своим наружным конусом 19 конусное отверстие 24, через который сжатый воздух поступал к эжектору, и будет удерживаться в этом положении сжатым воздухом, под воздействием его на конус 16. А эжектор 5 свяжет верхнюю часть внутренней емкости 1 с атмосферой и она больше не будет заполняться жидкостью. По окончанию работы эжектора 5 можно определить, что емкость 1 заполнена жидкостью.

После окончания работы закрыть кран 7 в трубопроводе 14, снять фланец 3 с емкости 1, в это время не будет перепада давления, она через эжектор 5 свяжется с атмосферой, и он не будет поджат к ней, и закрыть заливное отверстие крышкой емкости 1.

С помощью регулировочного упора 21 регулируют величину заполнения жидкостью емкости 1, а упор 20 позволяет возвратить шток 17 в исходное положение после слива жидкости из нее.

А предохранительный клапан 34 и поплавок 35 предотвращают выброс жидкости из емкости 1 через эжектор 5 в атмосферу в аварийных ситуациях, когда шток 17 не поднимется вверх и не перекроет подачу сжатого воздуха к нему.

При отсутствии сжатого воздуха к эжектору можно подводить отработанные газы двигателей внутреннего сгорания. Но если фильтруются и заливаются пожаро- и взрывоопасные жидкости, то эти газы необходимо сначала охладить, пропустив их через трубный змеевик, помещенный в емкость с холодной водой.

Материал, из которого можно изготовить устройство, зависит от фильтруемой и переливаемой жидкости. Если это кислоты и щелочи, то его можно изготовить из винипласта, полиэтилена и фторопласта. А если нефть, керосин, бензин, то из нержавеющей или простой конструкционной сталей. Во время работы устройства его надо обязательно заземлять.

Использование: изобретение относится к области фильтрования и залива в герметичные емкости различных жидкостей и может использоваться для залива в них жидкостей в больших объемах, пролитых и разлитых в чрезвычайных ситуациях. Сущность изобретения: устройство содержит прокладку с фланцем, с помощью которых перекрывают заливное отверстие в герметичных емкостях, например, в железнодорожной цистерне. На этом фланце закреплены воздухораспределитель, шток которого с поплавковым клапаном помещен в эту емкость, эжектор, пассивное сопло которого связано с внутренней полостью емкости, вакуумметр и заборный шланг с краном и фильтром. От магистрали сжатого воздуха к эжектору через воздухораспределитель подводится сжатый воздух, он создает вакуум в емкости, и в нее за счет перепада давлений, вакуума и атмосферного, сливается жидкость, пройдя через фильтр. После ее заполнения с помощью поплавкового клапана воздухораспределителя прекращается подача сжатого воздуха и работа устройства прекращается. Во время работы устройства фланец с прокладкой автоматически поджимаются за счет вакуума в ней и атмосферного давления воздуха снаружи ее. А после окончания работы этот поджим снимается, так как емкость через эжектор связывается с атмосферным воздухом. 1 ил.

Устройство для фильтрования и залива в герметичные емкости различных жидкостей, содержащее емкость с верхним заливным отверстием, фильтр, магистраль сжатого воздуха, воздухораспределитель с штоком и поплавковым клапаном, размещенным в емкости, эжектор, предохранительный клапан с поплавком, заборный шланг, трубопроводы и регулировочные краны, отличающееся тем, что заливное отверстие емкости герметично заглушено прокладкой с фланцем, пассивное сопло эжектора через отверстие в переходнике, установленном во фланце, связано с внутренней полостью емкости, предохранительный клапан установлен в нижнем отверстии переходника с помощью крышки, а поплавок клапана помещен во внутреннюю полость емкости, корпус воздухораспределителя выполнен в виде двух втулок, внутри которых выполнены два конусных отверстия, обращенных сужающейся частью в разные стороны, воздухораспределитель снабжен расположенными на штоке двумя конусами и двумя регулировочными упорами, причем поплавковый клапан установлен между упорами, между конусным отверстием верхней втулки и штоком и между отверстием, связывающим полость воздухораспределителя, к которой подводится сжатый воздух, с полостью, от которой он отводится к эжектору, и штоком имеется кольцевой зазор, при этом эжектор, воздухораспределитель и заборный шланг с краном и фильтром закреплены на фланце.