ПНЕВМОВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ И ПЕРЕКАЧКИ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D29/00 

Изобретение относится к фильтрованию и перекачке различных жидкостей, в том числе высокоагрессивных, пожаро- и взрывоопасных.

Известна установка для фильтрования лакокрасочных материалов (авт.св. N 1643046, кл. B 01 D 29/00), содержащая сменный сетчатый фильтр, промежуточную емкость, внутри которой находится поплавковый клапан, снабженный в верхней своей части цилиндрическим выступом, а в нижней коническим выступом, расположенными соосно с промежуточной емкостью. К горловине промежуточной емкости присоединен эжектор, а к днищу насос с пневмодвигателем, соединенные с источником сжатого воздуха через общий трехходовой клапан. Непрерывная стабильная работа установки обеспечивается поступлением фильтруемой жидкости через всасывающий трубопровод и выдачей фильтруемой жидкости через сливной трубопровод при одновременной работе эжектора и насоса при переменном подъеме и опускании поплавкового клапана, взаимодействующего с вакуумным и сливным каналами промежуточной емкости.

К недостаткам этой установки следует отнести следующее:
1. Слив лакокрасочного материала из промежуточной емкости невозможен, когда работает эжектор, а в ее верхней части имеется вакуум. Для ее слива необходимо закрыть через трехходовой клапан подачу сжатого воздуха к эжектору, чтобы связать верхнюю часть промежуточной емкости через него с атмосферой, а потом, когда лакокрасочный материал сольется, снова открыть трехходовой клапан и подвести сжатый воздух к эжектору. Это нарушает непрерывный процесс фильтрования. Для этого в устройстве установлен насос с пневмодвигателем, что удорожает стоимость этого устройства и повышает трудоемкость его обслуживания во время работы.

2. Во время работы этой установки, после всплытия поплавкового клапана, через сливной трубопровод и насос в верхнюю часть промежуточной емкости поступает атмосферный воздух, который понижает в ней вакуум, что уменьшает высоту подъема и скорость засасывания лакокрасочного материала.

3. С помощью этой установки, в которой используются насосы в обычном исполнении, нельзя фильтровать высокоагрессивные жидкости (из-за контактов с ними эти насосы теряют свою работоспособность) и фильтровать пожаро- и взрывоопасные жидкости, так как во время фильтрования происходит неизбежная их утечка через сальниковые уплотнения вала шнека насоса, а это может вызвать пожар или даже взрыв.

4. Неполно используется энергия сжатого воздуха, который пройдя через эжектор, обладая еще большой энергией, выбрасывается в атмосферу.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для автоматического переливания и фильтрования жидкостей (RU, патент N 2 050 931, кл. B 01 D 29/00, 29/60, 37/04, приоритет от 27.12.93), содержащий фильтр, установленный в заборном шланге, соединенный через обратный клапан с герметичной емкостью, сливной патрубок, соединенный через обратный клапан также с герметичной емкостью, и вакуумную магистраль. Последняя связана с пассивным соплом эжектора, активное сопло которого связано с магистралью сжатого воздуха. Устройство содержит также трубопроводы, регулировочные краны, поплавковый клапан с грузами, установленный на штоке двумя упорами.

На крышке герметичной емкости выполнено седло, между внутренним отверстием которого и наружным диаметром втулки имеется кольцевой зазор. Втулка надета на отсасывающий патрубок, верхняя часть которого имеет П-образный фланец с радиальными отверстиями. Патрубок прикреплен к крышке с помощью фланца и винтов. Для получения вакуума в устройстве используется эжектор.

Перед началом работы открывают кран в магистрали сжатого воздуха, который, пройдя через активное сопло эжектора, создает разряжение и через свое пассивное сопло производит откачку воздуха из вакуумной магистрали. Затем открывают кран в трубопроводе, который связывает герметичную емкость с вакуумной магистралью.

При достижении в герметичной емкости определенного вакуума жидкость под действием атмосферного давления из емкости, в которой она находится, пройдя через фильтр, заборный шланг, кран и обратный клапан будет поступать в герметичную емкость. При этом поплавок будет подниматься и в верхнем положении поднимет шток, упор которого перекроет патрубок, через который эжектор откачивал воздух из герметичной емкости. Одновременно поднимется и втулка, установленная на нем, и свяжет герметичную емкость через кольцевой зазор и радиальные отверстия с атмосферой. При этом шток будет удерживаться в верхнем положении за счет перепада давлений: вакуума в патрубке и атмосферного воздуха в герметичной емкости. При этом обратный клапан в заборном шланге закрывается, а обратный клапан в сливном патрубке открывается, отфильтрованная жидкость через него сливается в необходимую емкость.

После слива жидкости из герметичной емкости поплавковый клапан опустится за счет отсутствия выталкивающей силы жидкости, воздействуя на упор, оторвет шток от патрубка, так как вес поплавка, его груза и штока больше силы перепада давлений, с которой они удерживались в верхнем положении. При этом герметичная емкость свяжется с вакуумной магистралью и цикл работы повторится.

Недостатки работы этого устройства:
устройство работает не непрерывно, а циклично: сначала жидкость поступает в герметичную емкость, а после ее заполнения происходит слив жидкости из нее;
это устройство не может перекачивать жидкости в емкости, которые установлены выше герметичной емкости;
плохо используется энергия сжатого воздуха, который, пройдя через эжектор, обладая еще большей энергией, выбрасывается в атмосферу;
в зазор между диаметром свободно скользящей втулки и наружным диаметром отсасывающего патрубка во время работы проникает атмосферный воздух, который понижает в герметичной емкости вакуум, что уменьшает высоту подъема жидкости и увеличивает время заполнения ею герметичной емкости.

Задачами изобретения являются
получение непрерывной работы устройства;
перекачивание отфильтрованных жидкостей в емкости, установленные выше герметичной емкости;
более полное использование энергии сжатого воздуха;
повышение высоты подъема и уменьшение времени заполнения герметичной емкости.

Это достигается тем, что сливной шланг устройства соединен через обратный клапан с нижней полостью дополнительно установленного в нем вибронасоса, а диффузор эжектора соединен трубопроводом с его верхней полостью, при этом на отсасывающем патрубке устройства установлено кольцевое уплотнение, а между П-образным фланцем и свободно скользящей втулкой установлена пружина, которая удерживает ее в нижнем положении.

Это позволяет подавать сливаемую жидкость из устройства в нижнюю полость вибронасоса, который во время работы непрерывно перекачивает ее в емкости, которые установлены выше его, что повышает его технические характеристики, один он не может поднимать жидкости с больших глубин. А подвод отработанного сжатого воздуха от диффузора эжектора в верхнюю полость вибронасоса позволяет полнее использовать энергию сжатого воздуха. При этом установка на отсасывающем патрубке устройства кольцевого уплотнения и установка на нем, между П-образным фланцем и свободно скользящей втулкой пружины, которая удерживает ее в нижнем положении, позволяет повысить вакуум в герметичной емкости и увеличить высоту подъема в нее жидкостей, а также и уменьшить время откачки из нее воздуха, что позволяет улучшить технические характеристики устройства.

Все это позволяет говорить о новизне и существенных отличиях предлагаемого пневмовибрационного устройства для автоматического фильтрования и перекачки различных жидкостей.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство содержит устройство для автоматического переливания и фильтрования жидкостей, включающее герметичную емкость 1, фильтр 2, установленный в заборном шланге 3, соединенный через обратный клапан 4 с герметичной емкостью, верхнюю крышку 5, сливной шланг 6, соединенный через обратный клапан 7 с герметичной емкостью и вакуумную магистраль 8. Последняя связана с пассивным соплом 9 эжектора 10 (с диффузором 11), активное сопло 12 которого связано с магистралью сжатого воздуха 13. Устройство также содержит трубопроводы 14, регулировочные краны 15, поплавковый клапан 16 с грузами 17, установленный на штоке 18 с упорами 19 и 20.

На крышке 5 герметичной емкости выполнено седло 21, между внутренним отверстием которого и наружным диаметром свободно скользящей втулки 22 имеется зазор 23. Втулка 22 с верхним наружным буртиком 29 надета на отсасывающий патрубок 24, верхняя часть которого имеет П-образный фланец 39 с радиальными отверстиями 25. Отсасывающий патрубок 24 прикреплен к крышке герметичной емкости с помощью фланца 26 и винтов (не показаны).

На отсасывающем патрубке 24 установлено кольцевое уплотнение 27 и пружина 28, которая удерживает втулку 22 в нижнем положении.

В устройстве дополнительно установлен вибронасос, его нижняя полость 30 через обратный клапан 31 и сливной шланг 6 связана с устройством для автоматического переливания и фильтрования жидкостей, а диффузор 11 эжектора 10 соединен трубопроводом 32 с его верхней полостью 33. Между корпусом 34 вибронасоса и его крышкой 35 установлена диафрагма 36, которая поджата в верхнее положение пружиной 37 через упорный диск 38. В крышку 35 установлен шток 48, на нем установлен демпфер 49 и ограничительные гайки 50. В крышке 35 имеются дренажные отверстия 51, а в штоке 48 отверстия 52 и 53. Нижняя емкость 30 связана через обратный клапан 54 и трубопровод 55 с емкостью 56, куда надо перекачивать отфильтрованную жидкость 46, а диффузор эжектора связан еще с трубопроводом 57, через который можно отвести сжатый воздух в атмосферу, когда работает вибронасос.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы открывают краны 15 в магистрали сжатого воздуха и трубопроводе 57, в заборном шланге 3 и сливном шланге 6. Сжатый воздух, пройдя через активное сопло 12 эжектора 10, создает разряжение и через свое пассивное сопло 9 производит откачку воздуха из вакуумной магистрали 8. Затем открывают кран 15 в трубопроводе 14, который связывает герметичную емкость 1 с вакуумной магистралью 8. При достижении в герметичной емкости 5 определенного вакуума жидкость 46 под действием атмосферного давления из емкости 45, пройдя через фильтр 2, в котором останутся все механические загрязнения, заборный шланг 3, кран 15 и обратный клапан 4, будет поступать в герметичную емкость 1. При этом поплавок 16 будет подниматься и в верхнем положении поднимет шток 18, упор 19 которого перекроет патрубок 24. Одновременно поднимется и втулка 22 и свяжет герметичную емкость 1 через кольцевой зазор 23 и отверстия 25 с атмосферой. При этом шток 18 будет удерживаться в верхнем положении за счет перепада давлений: вакуума в патрубке 24 и атмосферного воздуха в герметичной емкости. Обратный клапан 4 закроется, а обратный клапан 7 откроется, отфильтрованная жидкость через него, патрубок 6 и обратный клапан 31 будет поступать в нижнюю полость 30 вибронасоса. Для лучшего и полного ее заполнения необходимо вывернуть винт 47. После ее заполнения необходимо ввернуть винт 47, нарушив связь нижней полости 30 с атмосферой воздуха.

После слива жидкости из герметичной емкости, причем из-за удлинения нижней части штока 18 она сольется из нее не вся, поплавковый клапан 16 опустится за счет отсутствия выталкивающей силы жидкости, воздействуя на упор 20, оторвет шток 18 от патрубка 24, так как вес поплавка 16, груза 17 и штока 18 больше силы перепада давлений, с которой они удерживались в верхнем положении. При этом герметичная емкость снова свяжется с вакуумной магистралью 8 и цикл работы устройства для автоматического переливания и фильтрования жидкостей повторится.

После заполнения жидкостью нижней полости 30 вибронасоса необходимо открыть кран 15 в трубопроводе 32 и закрыть в трубопроводе 57. Тогда отработанный сжатый воздух в эжекторе 10 из диффузора 11 будет поступать в верхнюю полость 33 вибронасоса, где средняя часть мембраны 36 будет опускаться вниз, сжимая пружину 38. Вместе с мембраной будет опускаться и шток 48, так как сжатый воздух прижимает его нижнюю часть к мембране 36. Шток будет опускаться до тех пор, пока его гайки 50 не упрутся в крышку 35. После этого произойдет отрыв мембраны 36 от него и его перемещение вверх под действием сжатого воздуха. В верхнем его положении сжатый воздух, находившийся в надмембранном пространстве, выходит через отверстия 52 и 53 в атмосферу, а мембрана 35 и шток 48 возвратятся под действием пружины в исходное положение и цикл работы повторится.

При этом опускании мембраны 36 происходит выдавливание отфильтрованной жидкости через обратный клапан 54 и трубопровод 55 в емкость 56. При ее подъеме происходит разряжение в нижней емкости 30 и в нее через обратный клапан 31 поступает из устройства для автоматического переливания и фильтрования отфильтрованная жидкость. Частота циклов работы вибронасоса зависит от технических параметров сжатого воздуха, а так как он работает как вибратор, то практически процесс перекачки жидкостей идет непрерывно.

По окончании работы устройства необходимо закрыть кран 15 в магистрали сжатого воздуха и все другие краны в устройстве.

При изготовлении устройства его материалы зависят от свойств фильтруемых и перекачиваемых жидкостей; ими могут быть полиэтилен, винипласт и фторопласт, а также нержавеющие и конструкционные стали.

При отсутствии сжатого воздуха можно использовать отработанные газы двигателей внутреннего сгорания, при этом при фильтровании и перекачке горючих и взрывоопасных жидкостей эти газы необходимо охладить, пропустив сначала через трубный змеевик, помещенный в емкость с холодной водой.

Использование: автоматическое фильтрование и перекачка различных жидкостей. Сущность изобретения: предлагается устройство для автоматического фильтрования и переливания жидкостей, сливной шланг которого связан с нижней емкостью вибрационного насоса, а его верхняя полость соединена трубопроводом с диффузором эжектора, что позволяет получить непрерывный процесс фильтрования и перекачки жидкостей, перекачивать их в емкости, которые установлены выше этого устройства, полнее использовать энергию сжатого воздуха и улучшить технические характеристики устройства. 1 ил.

Устройство для автоматического фильтрования и перекачки различных жидкостей, содержащее фильтр, установленный в заборном шланге, который соединен с герметичной емкостью через первый обратный клапан, сливной шланг, соединенный с герметичной емкостью через второй обратный клапан, поплавковый клапан, выполненный с грузами и установленный на штоке с двумя упорами в герметичной емкости, отсасывающий патрубок, установленный на верхней крышке герметичной емкости, на котором соосно с ним помещена свободно скользящая втулка с верхним наружным буртиком, нижняя часть его взаимодействует с выполненным на верхней крышке герметичной емкости соосно с отсасывающим патрубком седлом, между внутренним отверстием которого и наружным диаметром втулки выполнен кольцевой зазор, а отсасывающий патрубок в своей верхней части выполнен с наружным П-образным фланцем с радиальными отверстиями, эжектор, трубопроводы, регулировочные краны и магистраль сжатого воздуха, отличающееся тем, что сливной шланг соединен посредством обратного клапана с нижней полостью дополнительно установленного в устройстве вибронасоса, а диффузор эжектора соединен посредством трубопровода с его верхней полостью, при этом на отсасывающем патрубке установлено кольцевое уплотнение, а между П-образным фланцем и свободно скользящей втулкой установлена пружина, удерживающая втулку в нижнем положении.