УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к энергетическому оборудованию, в частности предназначено для очистки изоляционных жидкостей, например трансформаторного масла, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для очистки жидкости от газов, содержащее перекачивающий насос с всасывающим и нагнетательным трубопроводами с возможностью создания циркуляции жидкости (см. патент СССР N 1484281, кл. В 01 D 19/00, 1989. Устройство для уменьшения содержания газа в жидкости). В этом устройстве перекачивание жидкости осуществляют в системе циркуляционного насоса, что существенно усложняет не только конструкцию насоса, но и устройство в целом, не обеспечивая при этом качественной дегазации жидкости.

Известно также устройство для дегазации жидкости, содержащее емкость с жидкостью, средство для создания разрежения, перекачивающий насос с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, причем верхняя часть емкости соединена с вакуумным насосом, а нижняя часть емкости соединена всасывающим трубопроводом с перекачивающим насосом (см. РФ N 2048160, кл. В 01 D 19/00, 1995). В этом устройстве, взятом за прототип, дегазацию осуществляют в емкости, распыляя жидкость в среде разрежения на вращающийся ротор для образования пленки жидкости, и после отделений газовой фазы жидкость перекачивается насосом. Однако перевод жидкости в пленку для отделения газовых включений сопряжен не только с нагревом жидкости, но и требует специального оборудования и существенных затрат, что снижает производительность и усложняет устройство.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства и интенсификация процесса дегазации за счет инициирования высокой степени кавитации.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для дегазации жидкости, содержащем емкость с приемным трубопроводом в ее верхней части, вакуумный насос, перекачивающий насос с нагнетательным и с соединенным с нижней частью емкости всасывающим трубопроводами, в качестве перекачивающего насоса использован роторно-пластинчатый насос, на входе в который создается дополнительное разрежение, образующий замкнутый контур с емкостью, соединенной с вакуумным насосом.

Кроме того, известные способы и устройства по дегазации жидкости в настоящее время направлены на разовую обработку жидкости, при этом жидкость, продвигаясь через зону дегазации, подвергается различным воздействиям (перепад давлений, перевод в пленочно-капельную структуру, воздействие ультразвуковых, температурных и иных полей). Наиболее эффективным методом дегазации жидкости считается создание кавитационных явлений, имеющих место при перекачивании жидкости, как правило, центробежным насосом, поэтому многие технические решения используют операции перекачивания и дегазации жидкости совместно, что должно обеспечивать качественную дегазацию жидкости. Однако из-за повышенных скоростей перекачивания воздействие на жидкость в зоне дегазации является недостаточным, поэтому существенно снижается качество очистки.

Согласно изобретению операция дегазации осуществляется одновременно с перекачиванием жидкости, которая через приемный трубопровод поступает в верхнюю часть емкости и через всасывающий трубопровод направляется перекачивающим насосом в нагнетательный трубопровод, при этом для перекачивания жидкости используется роторно-пластинчатый насос. Именно использование такого насоса, обладающего небольшой производительностью и высоким напором, обеспечивает при создании разрежения на всасывании возможность использования кавитации для дегазации жидкости. Поэтому при перекачивании жидкости насосом на его рабочих органах (пластинах) в процессе изменения давления от всасывания до нагнетания имеет место образование центров кавитации, которые впоследствии, превращаясь в микропузырьки, отделяются от жидкости, обеспечивая ее дегазацию. Создание в устройстве согласно изобретению разрежения над уровнем жидкости в емкости как бы усиливает эффект кавитации, создавая дополнительное искусственное разрежение на входе в насос. При этом роторно-пластинчатый насос, обладая невысокой производительностью и высоким напором, хорошо согласуется с процессом отделения газа, т.е. образованием микропузырьков, их объединением и последующим удалением из жидкости. Дополнительным эффектом является удаление из жидкости свободной влаги, которая в условиях разрежения и кавитации вскипает, переходя в газовую фазу с последующим отделением от жидкости.

Кроме того, устройство дополнительно содержит соединительный трубопровод, сообщающий приемный трубопровод с нагнетательным трубопроводом.

Такое выполнение устройства позволяет создать внутренний замкнутый контур, содержащий емкость с жидкостью, перекачивающий насос и соединительный трубопровод. Появляется новое свойство, а именно многоразовое перекачивание жидкости по замкнутому контуру, т.е. неоднократная обработка одного и того же объема жидкости в зоне дегазации (на пластинах насоса) и в итоге - повышение качества дегазации. Таким образом, в соединительном трубопроводе будет осуществляться интенсивное выделение и укрупнение газовых микропузырьков в среде жидкости. Такая пенная газожидкостная смесь попадает в верхнюю часть емкости, которая соединена с вакуумным насосом, что способствует процессу дегазации, обеспечивая не только интенсивное отделение газовой фазы от жидкой, но и выводу этой газовой фазы из системы циркуляции жидкости с помощью вакуумной системы. Такая циркуляция жидкости во внутреннем замкнутом контуре позволяет обеспечить глубокую ее очистку от газовых включений.

Кроме того, указанные трубопроводы, а именно соединительный, приемный и нагнетательный, содержат клапаны. Установка клапанов на трубопроводах позволяет использовать устройство для дегазации жидкости как с внутренним циркулирующим контуром, так и с внешним циркулирующим контуром, очевидно, что в первом случае очищаться будет объем жидкости, помещенный в емкости, что позволяет в короткие сроки приготовлять изоляционную жидкость для заливки в рабочие объемы непосредственно на месте. При внешнем циркулирующем контуре очищаемый объем жидкости размещается на рабочем объекте, а сама жидкость постоянно прокачивается через емкость роторно-пластинчатым насосом, очищаясь от газовых включений.

Наличие в устройстве клапанов существенно расширяет возможности его использования. Так клапаны, размещенные вне замкнутого контура, позволяют не только образовывать непосредственно замкнутый контур системы, но и наполнять или опорожнять систему при закрытом клапане, размещенном на соединительном трубопроводе. Именно это свойство позволяет производить очистку жидкости отдельными объемами, что особенно важно при регламентных работах энергетического оборудования (трансформаторы, силовые выводы и пр.). Универсальность заявляемого технического решения подтверждается тем, что очистку жидкости можно осуществлять как в замкнутом циркуляционном контуре, так и в незамкнутом, т. е. обработка в режиме внешней циркуляции совместно с рабочим объектом.

Использование устройства согласно изобретению позволяет производить очистку диэлектрических жидкостей (трансформаторные, гидравлические, турбинные и индустриальные масла) не только от газовых включений и свободной влаги, но и от механических загрязнений (в замкнутый контур дополнительно устанавливают фильтры), асфальто-слоистых отложений (нагрев и сепарация).

Устройство для дегазации жидкости схематично изображено на чертеже.

Устройство содержит перекачивающий насос 1, всасывающий трубопровод 2, нагнетательный трубопровод 3, емкость 4, приемный трубопровод 5, вакуумный насос 6, соединительный трубопровод 7, клапаны 8, 9, 10. Перекачивающий роторно-пластинчатый насос 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 трубопроводами совместно с емкостью 4 и с присоединенным к ее верхней части приемным трубопроводом 5 образуют устройство для дегазации жидкости с клапанами 8 и 10. При установленном трубопроводе 7 с клапаном 9 устройство образует замкнутый контур.

Заявленное устройство для дегазации жидкости работает следующим образом. При открытых клапанах 8 и 10 и создании разрежения вакуумным насосом 6 в верхней части емкости 4 жидкость заполняется через трубопровод 5, и при включении насоса 1 жидкость всасывается из емкости 4 через трубопровод 2 и нагнетается по трубопроводу 3. Таким образом, от рабочего объекта (на черт. не показано) необработанная жидкость поступает в емкость 4 через клапан 8 по трубопроводу 5, а пройдя очистку, жидкость насосом 1 возвращается в рабочий объект через клапан 10. Поскольку над уровнем жидкости в емкости 4 вакуумным насосом 6 создается разрежение, то всасывание жидкости насосом 1 через трубопровод 2 будет происходить под этим разрежением. Частицы жидкости, попадая далее из зоны разрежения в зону нагнетания, будут испытывать резкое изменение давления, в результате чего будут зарождаться газовые микропузырьки, которые по мере продвижения через трубопровод 3 и клапан 10 будут отделяться от жидкости. Небольшая производительность роторно-пластинчатого насоса способствует устойчивости кавитационных эффектов, обеспечивающих качественное разделение газовой фазы от жидкости.

При наличии в устройстве трубопровода 7 с клапаном 9 образуется замкнутый контур, содержащий емкость 4 с вакуумным насосом 6 и роторный насос 1. В этом случае жидкость, слитая из рабочего объекта (на черт. не показано), заполняет емкость 4, после чего клапаны 8 и 10 закрываются и включается роторный насос 1, обеспечивая циркуляцию жидкости по замкнутому контуру. При всасывании жидкости насосом 1 через трубопровод 2 под действием изменения давления на пластинах насоса 1 образуются в результате кавитации микропузырьки, которые по мере продвижения по трубопроводу 7 будут увеличиваться, образуя пенную газожидкостную смесь, поступающую в верхнюю часть емкости 4. При этом создаваемое насосом 6 разрежение будет постоянно отделять и удалять газовую фазу, обеспечивая снижение содержания газовых включений в циркулирующем объеме жидкости. После многократной циркуляции жидкости в замкнутом контуре, обеспечивающей повышенное качество очистки, для удаления очищенной жидкости закрывают клапан 9 и при открытом клапане 10 жидкость перекачивают насосом 1 из емкости 4 в подготовленную рабочую емкость (на чертеже не показано).

Кроме отмеченных свойств устройства для дегазации жидкости необходимо отметить расширение возможности его использования, которое проявляется в следующем:
- обеспечение хранения в емкости 4 обработанной жидкости, которая в условиях разрежения не теряет своих изоляционных свойств;
- возможность заполнения изоляционной жидкостью герметичных вводов, что осуществляется в условиях разрежения с использованием перекачивающего роторно-пластинчатого насоса 1;
- возможность заполнения рабочих объектов на различной высоте за счет высокого напора роторно-пластинчатого насоса 1;
- возможность использования данного устройства для проведения гидравлических испытаний элементов энергетического оборудования;
- возможность приготовления изоляционной жидкости непосредственно на энергетическом объекте.

Пример конкретного выполнения.

Устройство для очистки диэлектрической жидкости содержало роторно-пластинчатый насос 1, устанавливаемый в качестве гидроусилителя руля автомобилей ЗИЛ, ГАЗ, МАЗ производительностью 50 л/ч и создаваемым давлением 16 кг/кв. см. Емкость 4 вмещала 40 л трансформаторного масла. Использовался серийно изготавливаемый вакуумный насос 6. Для уменьшения вязкости масло прогревалось до 45 град. C и прокачивалось по замкнутому контуру в течении 3 часов, после снижения газосодержания от 20 г/т до 7 г/т остаточное общее газосодержание при определении газовым хроматографом составляло 0,1%.

Устройство обеспечивает значительное снижение трудоемкости и сокращение времени обслуживания энергетического оборудования с одновременным повышением техники безопасности, в связи с чем может найти широкое применение для очистки диэлектрических жидкостей в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к энергетическому оборудованию, в частности оно предназначено для очистки изоляционных жидкостей, например трансформаторного масла, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Устройство содержит емкость с приемным трубопроводом в ее верхней части, вакуумный насос, перекачающий насос с нагнетательным и с соединенным с нижней частью емкости всасывающим трубопроводами, в качестве перекачивающего насоса использован роторно-пластинчатый насос, на входе в который создается дополнительное искусственное разрежение, образующий замкнутый контур с емкостью, соединенной с вакуумным насосом. Устройство является простым и обеспечивает снижение трудоемкости и повышение качества очистки жидкости от газовых включений. 1 ил.

Устройство для дегазации жидкости, содержащее емкость с приемным трубопроводом в ее верхней части, вакуумный насос, перекачивающий насос с нагнетательным и с соединенным с нижней частью емкости всасывающим трубопроводами, отличающееся тем, что в качестве перекачивающего насоса использован роторно-пластинчатый насос, на входе в который создается дополнительное искусственное разрежение, образующий замкнутый контур с емкостью, соединенной с вакуумным насосом.