СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ Российский патент 2004 года по МПК B01D36/00 

Изобретение относится к оборудованию для очистки топлива в процессе его использования в судовых условиях, в частности к сепараторам для очистки топлива от воды и механических примесей.

Известны центробежные сепараторы, которые служат основным средством очистки топлива от механических примесей в виде частиц песка, глины, металлических частей, окалины, ржавчины, попадающих в топливо при его транспортировке, сливе, хранении, а также воды (см. А.Л. Филиппов. Обработка топлива и масла для судовых дизелей и котлов. Изд. Транспорт, М., 1966, стр. 46-175).

Центробежные сепараторы громоздки, дорогостоящи и сложны по конструкции, требуют больших затрат энергии, специального обслуживания и контроля, не надежны в работе.

Известен также статический сепаратор для очистки топлива. Патент РФ 2077916, МКИ: B 01 D 43/00, B 01 D 17/00 - прототип.

Известный статический сепаратор состоит из корпуса, отстойника с патрубком для удаления примесей, патрубка подвода топлива, расширительной камеры с верхней конусной тарелкой, нижней конусной тарелки с устройством для спрямления потока топлива, отражательной перегородки, патрубка отвода топлива. Выбранный за прототип сепаратор дизельного топлива не обеспечивает дистанционный пуск дизель-генераторной установки одним человеком из центрального поста без предварительной подготовки, а также ее управление и долговременную работу, кроме того, топливо, "пропущенное" через сепаратор, содержит металлические соединения, не поддающиеся удалению, и самые мелкие частицы нерастворимых взвешенных веществ (примесей), которые обладают высокоабразивными и загрязняющими свойствами, когда превращаются в золу во время сгорания, т.е. невозможно добиться желаемой степени очистки топлива.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение условий пуска без предварительной подготовки дизель-генераторной установки, прогрева, долговременной работы и управления двигателем из центрального поста одним человеком, повышение качества сепарации, упрощение схемы топливной системы, конструкции оборудования и обслуживания дизель-генераторной установкой, снижение массогабаритных характеристик топливной системы.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что корпус сепаратора выполнен в виде вертикального цилиндрического бака с увеличенным объемом, позволяющим обеспечивать функции расходного и производить надежный пуск и прогрев двигателя до подачи давления топлива на сепаратор из расходуемой цистерны, что особенно важно при автоматизированном пуске двигателя одним человеком из центрального поста без предварительной его подготовки.

В верхней части расходного бака сепаратора, в целях улучшения эксплуатационных характеристик двигателя, установлен фильтрующий элемент, имеющий штуцеры для вентиляции и для отвода сепарированного топлива, в нижней части штуцер для обеспечения пуска дизель-генератора. Кроме того, расходный бак сепаратора соединен с его отстойником и снабжен кольцевым магнитом, установленным над отражательной перегородкой.

Предложенное изобретение иллюстрируется чертежом.

Сепаратор состоит из: расходного бака 1, выполненного на базе вертикального цилиндрического корпуса, с вмонтированными в его верхнюю часть по оси патрубком 2 подвода топлива, соединенным другим концом с расширительной камерой 3 дефлектора, верхняя часть которого выполнена в виде тарелки 4 из усеченного конуса, а нижняя в виде тарелки 5 из конуса, вершина которого направлена вверх, при этом нижняя тарелка 5 снабжена спрямляющим устройством 6, расположенным в центре расширительной камеры, и фильтрующим элементом 7 с патрубками отвода топлива 8 на дизель-генератор и вентиляции 9, размещенные в верхней части сепаратора; отражательной перегородки 10, установленной выше тарелок 4, 5 дефлектора и выполненной в виде тарелки из усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз; кольцевого магнита 11, установленного над отражательной перегородкой 10; отстойника 12 с патрубком для удаления примесей 13, соединенного с расходным баком 1. В корпус нижней части расходного бака вмонтирован штуцер 14 подачи топлива на дизель при его пуске.

Объем расходного бака рассчитывается по формуле:

где V - объем расходного бака, обеспечивающий надежный пуск и прогрев двигателя, м³;
N - мощность двигателя, кВт;
g_е - удельный расход топлива на режиме пуска и прогрева, г/кВт•ч;
ρ - удельный вес топлива, г/см³;
t - время, необходимое на пуск и прогрев двигателя, мин.

Рассчитанный объем расходного бака необходим для обеспечения надежного пуска и прогрева двигателя до подачи топлива из топливно-балластнных цистерн давлением воды замещения от центробежного насоса забортной воды, навешенного на двигатель.

Сепаратор работает следующим образом.

При пуске дизель-генератора очищенное топливо, заполняющее сепаратор, через отводящий патрубок 14, расположенный в нижней части расходного бака, при открытом клапане вентиляции бака поступает на дизель-генератор и обеспечивает его пуск и прогрев. После пуска насос забортной воды, навешенный на двигатель, давлением воды замещения подает топливо из расходуемой цистерны на сепаратор. При появлении топлива из клапана вентиляции бака-сепаратора, срабатывает датчик раздела сред, установленный на трубопроводе вентиляции и закрываются гидроуправляемые клапаны на трубопроводе вентиляции и трубопроводе на пуск двигателя.

Обрабатываемый поток топлива под давлением через подводящий патрубок 2, проходит расширительную камеру 3, где претерпевает торможение и эмульгирование, поступает в канал, образованный тарелками 4, 5. Взвешенные мельчайшие частички воды и механических примесей высеваются на нижней тарелке 5, прикрепляясь к ее конусно-цилиндрической поверхности, сгущаются и укрупняются в капли под действием сил межмолекулярного притяжения, стекают по ней вниз, объединяясь переносятся в нижнюю часть отстойника 12. Сепарированный поток, пройдя междутарелочное пространство, резко замедляется и, изменив направление на 180^o с переходом на восходящее для максимального проявления сил инерции, вторично претерпевает торможение и эмульгирование. Взвешенные мельчайшие частички воды и механических примесей высеваются на отражательной перегородке 10 и наружной тарелке 4, прикрепляясь к их конусно-цилиндрической поверхности, сгущаются и укрупняются в капли под действием сил межмолекулярного притяжения, стекают по ним вниз, объединяясь, переносятся в нижнюю часть отстойника 12. Сепарированные вода и механические примеси отводятся из отстойника 12 по мере накопления.

Обезвоженный сепарированный поток проходит отражательную перегородку 10, встречает на своем пути кольцевой магнит 11 и, обтекая его с двух сторон по образующим кольцевого магнита, оставляет на нем все мельчайшие металлические примеси, затем заполняет объем расходного бака 1 и проходит фильтрующий элемент 7, где от потока отфильтровываются мельчайшие частицы плотного взвешенного вещества не сепарированные сепаратором. Пройдя фильтрующий элемент 7, сепарированный поток через патрубок отвода топлива 8 поступает на двигатель.

Направление движения потока показано стрелками на чертеже.

Все сепарированные и отфильтрованные из топлива примеси остаются в отстойнике 12, на кольцевом магните 11 и фильтрующем элементе 7.

Кольцевой магнит 11 и фильтр 7 извлекают из топлива более мелкие частицы твердого вещества. Количество удаляемых твердых частиц во второй фазе очистки невелико. "Небольшой вклад" второй фазы очистки не должен создавать впечатления, что она не является важной фазой. Обе фазы очистки топлива сепаратором в одинаковой степени важны и должны обязательно включаться в схему очистки. Такой компактный сепаратор позволяет сократить место, занимающее расходным топливным баком, сепарационной установкой и фильтрами на судне.

Использование новых элементов позволяет производить надежный пуск двигателя без предварительной подготовки, обеспечить его прогрев и работу до подачи топлива на сепаратор из расходуемой цистерны давлением воды замещения от насосов забортной воды, навешенных на дизель, и работу при управлении из центрального поста одним человеком, повышает управляемость двигателем, качество сепарации, позволяет отсеивать (отфильтровывать) из обрабатываемого топлива мельчайшие механические примеси, отказаться от использования топливных фильтров, навешенных на двигатель, что выгодно отличает защищаемый сепаратор от его прототипа, к тому же позволяет отказаться от существующего расходного топливного бака с арматурой, требующего при работе постоянного контроля и присутствия обслуживающего персонала, благодаря чему упрощается топливная система и обслуживание дизель-генераторной установки, значительно снижаются массогабаритные характеристики, что особенно важно для ПЛ.

Изобретение предназначено для очистки топлива в процессе его использования в судовых условиях и относится, в частности, к сепараторам для очистки дизельных топлив от воды и механических примесей. Сепаратор содержит корпус, отстойник с патрубком для удаления примесей, патрубок подвода топлива, вмонтированный в верхнюю часть корпуса по его оси и соединенный другим концом с расширительной камерой дефлектора, верхняя часть которого выполнена в виде тарелки из усеченного конуса, а нижняя - в виде тарелки из конуса, вершина которого направлена вверх, при этом нижняя тарелка снабжена устройством для спрямления потока топлива, расположенным в центре расширительной камеры, отражательную перегородку, установленную выше тарелок дефлектора и выполненную в виде тарелки из усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз, патрубок отвода топлива на дизель-генератор, размещенный в верхней части сепаратора. Корпус сепаратора выполнен в виде вертикального цилиндрического расходного бака, в верхней части которого установлен фильтрующий элемент, имеющий штуцера для вентиляции и для отвода сепарированного топлива на дизель-генератор, а в нижней части - штуцер для пуска дизель-генератора, при этом расходный бак сепаратора соединен с отстойником и снабжен кольцевым магнитом, установленным над отражательной перегородкой, а объем расходного бака определяется по формуле: V=N • g_е • t/60 • 1000 • ρ, где V - объем расходного бака, обеспечивающий надежный пуск и прогрев двигателя, м³; N - мощность двигателя, кВт; g_е - удельный расход топлива на режиме пуска и прогрева, г/кВт•ч; ρ - удельный вес топлива, г/см³; t - время, необходимое на пуск и прогрев двигателя, мин. В устройстве обеспечивается высокое качество сепарации. 1 ил.

Сепаратор для очистки топлива от воды и механических примесей, содержащий корпус, отстойник с патрубком для удаления примесей, патрубок подвода топлива, вмонтированный в верхнюю часть корпуса по его оси и соединенный другим концом с расширительной камерой дефлектора, верхняя часть которого выполнена в виде тарелки из усеченного конуса, а нижняя - в виде тарелки из конуса, вершина которого направлена вверх, при этом нижняя тарелка снабжена устройством для спрямления потока топлива, расположенным в центре расширительной камеры, отражательную перегородку, установленную выше тарелок дефлектора и выполненную в виде тарелки из усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз, патрубок отвода топлива на дизель-генератор, размещенный в верхней части сепаратора, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде вертикального цилиндрического расходного бака, в верхней части которого установлен фильтрующий элемент, имеющий штуцеры для вентиляции и для отвода сепарированного топлива, а в нижней части - штуцер для пуска дизель-генератора, при этом расходный бак сепаратора соединен с отстойником и снабжен кольцевым магнитом, установленным над отражательной перегородкой, а объем расходного бака определяется по формуле:

где V - объем расходного бака, обеспечивающий надежный пуск и прогрев двигателя, м³;

N - мощность двигателя, кВт;

g_е - удельный расход топлива на режиме пуска и прогрева, г/кВт·ч;

ρ - удельный вес топлива, г/см³;

t - время, необходимое на пуск и прогрев двигателя, мин.