Сорбционный аппарат с автоматизированной загрузкой и выгрузкой сорбента Российский патент 2021 года по МПК B01D15/04 

Область использования

Изобретение относится к сорбционным аппаратам для очистки жидкости и может быть использовано, в частности, для очистки отработавшего огнестойкого турбинного смазочного масла от кислотных примесей на тепловых электростанциях (ТЭС) и атомных электростанциях (АЭС).

Уровень техники

Для очистки жидкостей от различных примесей обычно применяются сорбционные аппараты. Во многих сорбционных аппаратах используются съемные картриджи с сорбентами.

Сорбционные аппараты также применяются при регенерации отработавших огнестойких турбинных смазочных масел для удаления кислотных примесей, которые накапливаются в них в процессе эксплуатации на ТЭС и АЭС.

Из уровня техники известен принятый в качестве прототипа заявляемого изобретения сорбционный аппарат, включающий барабан с сорбентом, установленный на горизонтальном валу с отверстиями, перегородки и патрубки для ввода и вывода жидкости, при этом с целью повышения эффективности обработки жидкости за счет устранения влияния изменений объема сорбционного материала, вал снабжен установленным снаружи него компенсирующим устройством, выполненным в виде цилиндра из эластичного пористого материала, причем перегородки установлены вдоль образующей барабана на расстоянии от компенсирующего устройства, выполненного из пенополиуретана (авторское свидетельство SU 1393475 А1, опубл. 07.05.1988 г. (далее-[1])).

Недостатки известного из [1] сорбционного аппарата заключаются в следующем:

необходимость использования электрического привода для вращения сетчатого барабана с сорбентом с целью устранения неравномерности распределения слоя сорбента и повышения интенсивности взаимодействия сорбента с проходящей через сетчатый барабан очищаемой жидкостью;

- необходимость разборки сорбционного аппарата с последующей заменой барабана при перезагрузке сорбента.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение эффективности работы сорбционного аппарата, а техническими результатами - повышение интенсивности взаимодействия сорбента с очищаемой жидкостью и исключение необходимости разборки сорбционного аппарата при перезагрузке сорбента.

Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что сорбционный аппарат, содержит установленный на подшипниках, закрепленных на неподвижной раме, подвижный цилиндрический корпус с неподвижно закрепленным внутри него шнеком. При этом с входной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к выходу загрузочного бункера, закрепленного на неподвижной раме, а с выходной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к входу в разгрузочный бункер, закрепленный на неподвижной раме. При этом у подвижного цилиндрического корпуса имеется приводной механизм. Причем у загрузочного бункера имеется верхний затвор, а у разгрузочного бункера - нижний затвор. При этом подводящий трубопровод присоединен к загрузочному бункеру между верхним затвором и входом в цилиндрический корпус, а отводящий трубопровод присоединен к разгрузочному бункеру между нижним затвором и выходом из цилиндрического корпуса. При этом на линии подводящего и отводящего трубопроводов установлены фильтры грубой очистки. Причем подводящий трубопровод соединен с трубопроводом для подвода жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для подвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство. При этом отводящий трубопровод соединен с трубопроводом для отвода жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для отвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство. Причем приводной механизм содержит закрепленный на неподвижной раме защитный корпус, внутри которого размещено закрепленное на внешней стороне подвижного цилиндрического корпуса ведомое зубчатое колесо, зубцы которого зацеплены за зубцы ведущего зубчатого колеса, закрепленного на валу, который установлен в защитном корпусе и соединен с электроприводом, закрепленным в защитном корпусе. При этом уплотнения, через которые цилиндрический корпус примыкает с входной стороны к выходу загрузочного бункера, а с выходной стороны - к входу в разгрузочный бункер, представляют собой два торцевых уплотнения, каждое из которых содержит пару трения, состоящую из двух кольцевых элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями. При этом первый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса с его входной стороны, второй кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки загрузочного бункера со стороны его выхода, третий кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса с его выходной стороны, а четвертый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки разгрузочного бункера со стороны его входа.

Причинно-следственная связь между вышеуказанными техническими результатами и совокупностью существенных признаков формулы заявляемого изобретения заключается в следующем:

- наличие цилиндрического корпуса с неподвижно закрепленным внутри него шнеком в сорбционном аппарате обеспечивает закрутку потока очищаемой жидкости при ее прохождении через слой сорбента, расположенного между лопастями шнека, что повышает интенсивность взаимодействия сорбента с очищаемой жидкостью;

- выполнение цилиндрического корпуса подвижным с неподвижно закрепленным внутри него шнеком; примыкание цилиндрического корпуса с входной стороны через уплотнение, содержащее пару трения, состоящую из двух кольцевых элементов, к выходу загрузочного бункера, имеющего верхний затвор, а с выходной стороны - через уплотнение, содержащее пару трения, состоящую из двух кольцевых элементов, к входу разгрузочного бункера, имеющего нижний затвор; присоединение подводящего трубопровода к загрузочному бункеру между верхним затвором и входом в цилиндрический корпус, а отводящего трубопровода - к разгрузочному бункеру между нижним затвором и выходом из цилиндрического корпуса; соединение подводящего трубопровода с трубопроводом для подвода очищаемой жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для подвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство, а отводящего трубопровода - с трубопроводом для отвода очищаемой жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для отвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство; и выполнение приводного механизма в виде закрепленного на неподвижной раме защитного корпуса, внутри которого размещено закрепленное на внешней стороне подвижного цилиндрического корпуса ведомое зубчатое колесо, зубцы которого зацеплены за зубцы ведущего зубчатого колеса, закрепленного на валу, который установлен в защитном корпусе и соединен с электроприводом, закрепленным в защитном корпусе, обеспечивает исключение необходимости разборки сорбционного аппарата при перезагрузке сорбента за счет возможности извлечения отработавшего сорбента через разгрузочный бункер путем открытия нижнего затвора, вращения цилиндрического корпуса с помощью электродвигателя и продувки воздуха через цилиндрический корпус по трубопроводам подвода и отвода воздуха, с последующей загрузкой свежего сорбента путем закрытия нижнего затвора, остановки продувки воздуха, открытия верхнего затвора и вращения цилиндрического корпуса для обеспечения распределения свежего сорбента между лопастями шнека по всей длине цилиндрического корпуса.

- установка на линии подводящего и отводящего трубопроводов фильтров грубой очистки исключает унос сорбента очищаемой жидкостью из области между лопастями шнека в цилиндрическом корпусе, что позволяет поддерживать высокую интенсивность взаимодействия сорбента с жидкостью в процессе ее очистки.

Краткое описание чертежа На чертеже изображен сорбционный аппарат в продольном разрезе.

Описание позиций чертежа

1 - загрузочный бункер;

2 - разгрузочный бункер;

3 - крышка загрузочного бункера;

4 - верхний электромагнитный затвор;

5 - нижний электромагнитный затвор;

6 - соленоиды;

7 - уплотнения;

8 - подвижный цилиндрический корпус;

9 - радиально-упорные шариковые подшипники;

10 - шнек;

11 - ведомое зубчатое колесо;

12 - ведущее зубчатое колесо;

13 - муфта;

14 - электропривод;

15 - защитный корпус;

16 - неподвижная рама;

17- фильтры грубой очистки;

18 - подводящий трубопровод;

19 - трубопровод для подвода жидкости;

20 - трубопровод для подвода воздуха;

21 - отводящий трубопровод;

22 - трубопровод для отвода жидкости;

23 - трубопровод для отвода воздуха;

24, 25, 26, 27 - шаровые краны с электроприводом;

28 - крышка разгрузочного бункера;

29 - трубопровод для выгрузки сорбента;

30 - шаровой кран;

31 - вал.

Осуществление изобретения

Ниже приведен частный пример конструкции сорбционного аппарата и принцип его работы.

Сорбционный аппарат содержит установленный на радиально-упорных шариковых подшипниках 9, закрепленных на неподвижной раме 16, подвижный цилиндрический корпус 8 с неподвижно закрепленным внутри него шнеком 10. Неподвижная рама 16, подвижный цилиндрический корпус 8 и шнек 10 выполнены из нержавеющей стали марки AISI 305. С входной стороны подвижный цилиндрический корпус 8 примыкает через уплотнение 7 к выходу загрузочного бункера 1, закрепленного на неподвижной раме 16, а с выходной стороны подвижный цилиндрический корпус 8 примыкает через уплотнение 7 к входу в разгрузочный бункер 2, закрепленный на неподвижной раме 16. Загрузочный и разгрузочный бункеры 1 и 2 выполнены из нержавеющей стали марки AISI 305. У загрузочного бункера имеется верхний электромагнитный затвор 4 и крышка 3, а у разгрузочного бункера имеется нижний электромагнитный затвор 5, крышка 28 и трубопровод для выгрузки сорбента 29, на линии которого установлен шаровой кран 30. При этом верхний и нижний электромагнитные затворы 4 и 5 содержат соленоиды 6. Уплотнения 7, через которые цилиндрический корпус 8 примыкает с входной стороны к выходу загрузочного бункера 1, а с выходной стороны - к входу в разгрузочный бункер 2, представляют собой два торцевых уплотнения, каждое из которых содержит пару трения, состоящую из двух выполненных из фторопласта кольцевых элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями. Причем первый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса 8 с его входной стороны, второй кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки загрузочного бункера 1 со стороны его выхода, третий кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса 8 с его выходной стороны, а четвертый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки разгрузочного бункера 2 со стороны его входа. При этом у подвижного цилиндрического корпуса 8 имеется приводной механизм, который содержит закрепленный на неподвижной раме 16 защитный корпус 15, внутри которого размещено закрепленное на внешней стороне подвижного цилиндрического корпуса 8 ведомое зубчатое колесо 11, зубцы которого зацеплены за зубцы ведущего зубчатого колеса 12, закрепленного на валу 31, который установлен в отверстии в стенке защитного корпуса 15 и соединен через муфту 13 с валом электропривода 14, закрепленного в защитном корпусе 15. Подводящий трубопровод 18 присоединен к загрузочному бункеру 1 между верхним электромагнитным затвором 4 и входом в подвижный цилиндрический корпус 8, а отводящий трубопровод 21 присоединен к разгрузочному бункеру 2 между нижним электромагнитным затвором 5 и выходом из цилиндрического корпуса 8. Причем на линии подводящего и отводящего трубопроводов 18 и 21 установлены фильтры грубой очистки 17, выполненные из нержавеющей стали AISI 305, с размером ячейки 200 мкм. При этом подводящий трубопровод 18 соединен с трубопроводом для подвода жидкости 19, на линии которого установлено перекрывающее устройство в виде электроприводного шарового крана 24, и с трубопроводом для подвода воздуха 20, на линии которого установлено перекрывающее устройство в виде электроприводного шарового крана 25, а отводящий трубопровод 21 соединен с трубопроводом для отвода жидкости 22, на линии которого установлено перекрывающее устройство в виде электроприводного шарового крана 26, и с трубопроводом для отвода воздуха 23, на линии которого установлено перекрывающее устройство в виде электроприводного шарового крана 27. Трубопроводы 18, 19, 20, 21, 22 и 23 выполнены из нержавеющей стали AISI 305 (чертеж).

Работа сорбционного аппарата осуществлялась следующим образом.

В качестве очищаемой жидкости использовалось отработавшее масло с кислотным числом 3,67 мг КОН/г Реолюб - ОМТИ, которое представляет собой смесь триксиленилфосфатов, получаемую этерификацией технического 3,5-ксиленола, содержащего до 75% 3,5-ксиленола. В качестве сорбента использовалась смола Анионит АВ-17-8 чС производства «ТОКЕМ» в виде сферических зерен с гелевой структурой размером около 1 мм.

Сначала осуществлялась загрузка сорбента через загрузочный бункер 1 при открытой крышке 3, открытом верхнем электромагнитном затворе 4, закрытом нижнем электромагнитном затворе 5 и закрытых шаровых кранах с электроприводом 24, 25, 26, 27. При этом осуществлялось вращение подвижного цилиндрического корпуса 8 с неподвижно закрепленным внутри него шнеком 10 с помощью электропривода 14 с целью обеспечения распределения сорбента между лопастями шнека 10 по всей длине цилиндрического корпуса 8.

После осуществления загрузки сорбента верхний электромагнитный затвор 4 переводился в закрытое положение с помощью соленоида 6, осуществлялось прекращение вращения цилиндрического корпуса 8, а шаровые краны с электроприводом 24 и 26 переводились в открытое положение. Затем осуществлялась прокачка отработавшего масла через цилиндрический корпус 8 с размещенным внутри него между лопастями шнека 10 сорбентом по трубопроводам 18, 19, 21, 22 с помощью насоса (на чертеже не показан), установленного на линии трубопровода 19. При этом фильтры грубой очистки 17, установленные на линиях трубопроводов 18 и 21, препятствовали утечке сорбента из цилиндрического корпуса 8.

При возникновении необходимости перезагрузки сорбента прекращалась прокачка масла через цилиндрический корпус 8, шаровые краны с электроприводом 24 и 26 переводились в закрытое положение, нижний электромагнитный затвор 5 переводился в открытое положение, шаровые краны с электроприводом 25, 27 и шаровой кран 30 переводились в открытое положение. После чего осуществлялось вращение цилиндрического корпуса 8 с помощью электропривода 14 с одновременной продувкой воздуха через цилиндрический корпус 8 по трубопроводам 18, 20, 21 и 23 с помощью установленного на линии трубопровода 20 компрессора (на чертеже не показан) с целью осуществления выгрузки отработавшего сорбента через трубопровод 29. После чего осуществлялась загрузка свежего сорбента таким же образом, как это было показано выше. Выгрузку отработавшего сорбента из разгрузочного бункера также можно осуществить путем открытия его крышки 28 без использования трубопровода 29.

Осуществление очистки отработавшего масла с помощью заявляемого сорбционного аппарата по вышеуказанной схеме, обеспечивает увеличение интенсивности взаимодействия сорбента с очищаемым маслом за счет закрутки потока очищаемого масла при его прохождении через слой сорбента, расположенного между лопастями шнека, а возможность осуществления перезагрузки сорбента по вышеуказанной схеме обеспечивает исключение необходимости разборки сорбционного аппарата при его перезагрузке.

Промышленная применимость

Сорбционный аппарат согласно патентуемому изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области сорбционных аппаратов.

Изобретение относится к сорбционным аппаратам для очистки жидкости и может быть использовано, в частности, для очистки отработавшего огнестойкого турбинного смазочного масла от кислотных примесей на тепловых электростанциях (ТЭС) и атомных электростанциях (АЭС). Сорбционный аппарат содержит установленный на подшипниках, закрепленных на неподвижной раме, подвижный цилиндрический корпус с неподвижно закрепленным внутри него шнеком. При этом с входной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к выходу загрузочного бункера, закрепленного на неподвижной раме, а с выходной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к входу в разгрузочный бункер, закрепленный на неподвижной раме. Причем у подвижного цилиндрического корпуса имеется приводной механизм. При этом у загрузочного бункера имеется верхний затвор, а у разгрузочного бункера - нижний затвор. Причем подводящий трубопровод присоединен к загрузочному бункеру между верхним затвором и входом в цилиндрический корпус, а отводящий трубопровод присоединен к разгрузочному бункеру между нижним затвором и выходом из цилиндрического корпуса. При этом на линии подводящего и отводящего трубопроводов установлены фильтры. Технические результаты - повышение интенсивности взаимодействия сорбента с очищаемой жидкостью и исключение необходимости разборки сорбционного аппарата при перезагрузке сорбента. 1 ил.

Сорбционный аппарат для очистки жидкости, отличающийся тем, что содержит установленный на подшипниках, закрепленных на неподвижной раме, подвижный цилиндрический корпус с неподвижно закрепленным внутри него шнеком; при этом с входной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к выходу загрузочного бункера, закрепленного на неподвижной раме, а с выходной стороны цилиндрический корпус примыкает через уплотнение к входу в разгрузочный бункер, закрепленный на неподвижной раме; при этом у подвижного цилиндрического корпуса имеется приводной механизм; причем у загрузочного бункера имеется верхний затвор, а у разгрузочного бункера - нижний затвор; при этом подводящий трубопровод присоединен к загрузочному бункеру между верхним затвором и входом в цилиндрический корпус, а отводящий трубопровод присоединен к разгрузочному бункеру между нижним затвором и выходом из цилиндрического корпуса; причем на линии подводящего и отводящего трубопроводов установлены фильтры; при этом установленные на линии подводящего и отводящего трубопроводов фильтры представляют собой фильтры грубой очистки; причем подводящий трубопровод соединен с трубопроводом для подвода жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для подвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство; при этом отводящий трубопровод соединен с трубопроводом для отвода жидкости, на линии которого установлено перекрывающее устройство, и с трубопроводом для отвода воздуха, на линии которого установлено перекрывающее устройство; причем приводной механизм содержит закрепленный на неподвижной раме защитный корпус, внутри которого размещено закрепленное на внешней стороне подвижного цилиндрического корпуса ведомое зубчатое колесо, зубцы которого зацеплены за зубцы ведущего зубчатого колеса, закрепленного на валу, который установлен в защитном корпусе и соединен с электроприводом, закрепленным в защитном корпусе; при этом уплотнения, через которые цилиндрический корпус примыкает с входной стороны к выходу загрузочного бункера, а с выходной стороны - к входу в разгрузочный бункер, представляют собой два торцевых уплотнения, каждое из которых содержит пару трения, состоящую из двух кольцевых элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями; причем первый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса с его входной стороны, второй кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки загрузочного бункера со стороны его выхода, третий кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки цилиндрического корпуса с его выходной стороны, а четвертый кольцевой элемент закреплен на торцевой поверхности стенки разгрузочного бункера со стороны его входа.