Устройство для удаления поверхностного слоя жидкостей Российский патент 2022 года по МПК C02F1/40 B01D17/32 

Изобретение относится к устройствам для забора поверхностного слоя (например, масла) нефтесодержащих сточных вод или других несмешиваемых жидкостей и может найти применение в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от механических примесей и масла.

Известно устройство для забора поверхностного слоя жидкости, содержащее маслосборный щелевой цилиндр, соединенный со сливной системой масла и удерживаемый на поверхности жидкости с помощью устройства пантографного типа, металлоконструкцию, к которой крепится устройство пантографного типа, набор пластин, грузов для регулировки положения щелевого цилиндра на поверхности жидкости и ручки для крепления грузов [см. а. с. СССР №1388387, МПК C02F 1/40, 1988].

К недостаткам этого устройства можно отнести нестабильную его работу, а следовательно, и низкое качество разделения поверхностного слоя жидкости вследствие следующих причин. Во-первых, на поверхности жидкости зачастую образуются скоагулированные крупные частицы масляной фазы с посторонними примесями, которые забивают щель и доступ масла в цилиндр прекращается. Во-вторых, эти частицы могут образовываться и в самом цилиндре, забивая сливную магистраль, в результате чего цилиндр полностью заполняется маслом и водой и погружается в жидкость. В-третьих, при колебании уровня жидкости образуется дисбаланс расхода жидкости на входе в цилиндр и сливе из него, в итоге вместе с маслом попадает много воды. В-четвертых, с противоположной стороны поверхности цилиндра, где нет щели, образуется застойная зона, в которой скапливается большое количество масла, которое удалить практически невозможно и его приходится перегонять в сторону щели вручную. Все это приводит к снижению эффективности удаления масла.

Известно также устройство для забора поверхностного слоя жидкости, содержащее подвижную трубу, выполненную из отвода и прямого участка, снабженного седлом, заборник и приспособление для поддержания устройства на плаву в виде тяг с поплавками, размещенными под углом 120° одна к другой, причем прямой участок подвижной трубы имеет резьбу, а седло выполнено в виде гайки [см. а.с. СССР №981239, МПК C02F 1/40, 1982].

Недостатком этого устройства является низкая эффективность удаления поверхностного слоя жидкости в силу ряда причин. Во-первых, удаление масла осуществляется лишь в локальных зонах, а не со всей поверхности, так как заборник большого диаметра требует изготовления и большого диаметра поплавков, поэтому габариты всего устройства значительно увеличиваются, возникает много застойных зон. Во-вторых, сами поплавки являются участками, препятствующими прохождению поверхностного слоя жидкости в заборник, т.е. вокруг них скапливается большое количество масла, которое само по себе задерживает другие слои. В этом случае нужно принудительно направлять в заборник поверхностный слой жидкости, т.е. создавать дополнительное устройство, что усложнит конструкцию. В-третьих, отсутствие каких-либо направляющих, способных удерживать заборник строго в вертикальном положении, приводит к его неизбежному наклону к зеркалу поверхности жидкости, поэтому вместе с поверхностным слоем в заборник сливаются и нижние слои, ухудшая качество разделения масла от жидкости. В-четвертых, качество удаления масла снижается еще и из-за наличия большого количества застойных зон, так как само устройство в плане представляет собой как бы цилиндрическое тело, вписанное в квадрат, следовательно, эти застойные зоны находятся в углах квадрата. В-пятых, регулировку заборника по высоте осуществлять затруднительно, так как приходится придерживать заборник. вращая поплавки вместе с тягами и гайкой. Все это снижают эффективность удаления поверхностного слоя (масла) с поверхности жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для удаления поверхностного слоя жидкости [см. патент РФ №2008270, МПК C02F 1/40, 1994], смонтированное в баке-отстойнике, на дне которого размещен скребковый конвейер. Для слива загрязненной жидкости (например, СОЖ), и для слива очищенной жидкости предусмотрены патрубки. Устройство состоит из поплавка в виде прямоугольного параллелепипеда, нанизанного на две тяги, маховичка, служащего для регулировки положения поплавка в вертикальном положении, шайб, установленных под маховиками и поплавком, пружин, нанизанных на тяги, двух планок, прикрепленных к днищам двух параллельных лотков, заборника масла, выполненного в виде прямоугольной рамы, состоящей из соединенных между собой и сообщающихся лотков, двух сливных систем для дренажа поверхностного слоя жидкости, подсоединенных к днищам заборника и состоящих из подвижной трубы, выполненной из прямого участка, отвода и сливного патрубка. Заборник масла снабжен с двух сторон роликами, состоящими из осей, подшипников и фиксирующих пружинных колец. Каждая пара роликов с обеих сторон заборника масла вставлена в направляющие, прикрепленные к стенкам бака-отстойника, так, чтобы заборник масла совместно с поплавком имел возможность перемещаться в вертикальном направлении относительно зеркала поверхности жидкости. Для регулировки положения заборника масла относительно зеркала поверхности жидкости на поперечных лотках установлены пластины (грузы).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что невозможно обеспечить строгую параллельность направляющих при монтаже бака-отстойника, что ведет к отклонению от горизонтальности верхнего среза заборника и снижению качества разделения масла и чистой жидкости. Коме того зазор между подшипниками устройства и направляющими будет постоянно забиваться шламом и другими примесями и вести к перекосу устройства и в продольном, и в поперечном направлениях, забору масла вместе с водой или даже заклиниванию устройства в направляющих и прекращению выполнения устройством своих функций.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В процессе эксплуатации СОЖ в нее попадают различные масла из гидросистем станков, которые неблагоприятно воздействуют на эффективность выполнения жидкостью своих функций, снижая сроки ее эксплуатации и др. Эти нежелательные примеси необходимо удалять.

Осуществляется это следующим образом: в баке-отстойнике устанавливается устройство для удаления поверхностного слоя жидкости, содержащее заборник, приспособление для поддержания устройства на плаву в виде тяг с поплавком, сливную систему в виде подвижной трубы, выполненной из отвода и прямого участка. Заборник выполнен в виде прямоугольной рамы из сообщающихся и соединенных между собой лотков. Поплавок выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда и размещен в раме. Настраивается устройство по высоте в свежеприготовленной СОЖ таким образом, чтобы верхний срез лотков заборника находился на одном уровне с зеркалом поверхности жидкости. При накоплении масла на поверхности плотность жидкости уменьшается, устройство опускается в жидкость и маслосодержащий слой сливается в заборник устройства. Наличие тяжелой планки, изготовленной из швеллера, обеспечивает постоянное строго вертикальное положение устройства.

Технический результат - повышение надежности работы и качества разделения поверхностного маслосодержащего слоя и чистой жидкости.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном устройстве (прототипе), устройство для удаления поверхностного слоя жидкостей, содержит заборник, выполненный в виде прямоугольной рамы, состоящей из соединенных и сообщающихся между собой лотков, планку, прикрепленную к днищам двух параллельных лотков, приспособление для поддержания устройства на плаву, содержащее выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда поплавок с тягами, установленными перпендикулярно к планке, сливную систему в виде подвижной трубы, выполненной из отвода и прямого участка.

Особенность заключается в том, что устройство снабжено соединенным через трубопровод с баком-отстойником дополнительным баком, в котором размещен поплавок-опора с тягами, и грузом-противовесом с тягами, которые через коромысла соединены с тягами поплавка-опоры и поплавка устройства для удаления поверхностного слоя жидкостей.

На чертежах представлено: на фиг. 1 изображено устройство, установленное в бак-отстойник, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.

Устройство для удаления поверхностного слоя жидкости смонтировано в баке-отстойнике 1 (фиг. 1), на дне которого размещен конвейер 2. Для слива загрязненной жидкости (например, СОЖ) предусмотрен патрубок 3, а для слива очищенной жидкости - патрубок 4. Устройство 5 состоит из поплавка 6 (фиг. 2 и 4) в виде прямоугольного параллелепипеда, нанизанного на две тяги 7, маховиков 8, служащих для регулировки положения поплавка 6 в вертикальном положении, шайб 9 и 10, установленных под маховиками 8 и поплавком 6, пружин 11, нанизанных на тяги 7, планки 12 в виде швеллера, прикрепленной к днищу заборника 13 масла, выполненного в виде прямоугольной рамы, состоящей из соединенных между собой и сообщающихся лотков, двух сливных систем для дренажа поверхностного слоя жидкости, подсоединенных к днищам заборника 13 и состоящих из подвижной трубы, выполненной из прямого участка 14, отвода 15 и сливного патрубка 16. На баке-отстойнике 1 закреплен дополнительный бак 17, сообщающийся с баком-отстойником трубопроводом 18, и в котором размещен поплавок-опора 19 на двух тягах 20, несущих груз 21. Тяги 7 и тяги 20 через коромысло 22 соединены с двумя тягами 23, на которых закреплен груз-противовес 24.

Устройство работает следующим образом.

Загрязненная жидкость сливается по патрубку 3 в бак-отстойник 1, где отстаивается в течение нескольких часов. В процессе отстоя механические примеси оседают на дно бака, а легкие примеси в виде масла, мелкодисперсных частиц, продуктов биопоражения и других органических соединений всплывают на поверхность жидкости. После отстоя жидкости включается скребковый конвейер 2, который с помощью нижней ветви выносит наружу осевшие механические примеси и сбрасывает их в специальную тару (не показана). Скребки верхней ветви конвейера 2 начинают перемещать поверхностный слой жидкости в направлении устройства 5. В это же время открывается вентиль сливного патрубка 4 и очищенная жидкость направляется к потребителю. Поверхностный слой жидкости стекает в заборник 13 масла (фиг. 2-4) устройства удаления поверхностного слоя и по сливным системам дренажа, выполненным в виде участка 14, отвода 15 и сливного патрубка 16 (фиг. 2), сбрасывается в специальную тару (не показана) для дальнейшей регенерации. Для регулирования глубины погружения заборника 13 так, чтобы верхний срез заборника находился в одной плоскости с поверхностью раздела жидкостей, предусмотрена выполненная из швеллера планка 12 (фиг. 2 и 3), а для удержания заборника 13 на плаву в момент заполнения лотков поверхностным слоем жидкости служит поплавок 6 (фиг. 2-4), размещенный во внутреннем пространстве заборника масла и нанизанный на тяги 7, смонтированные на планке 12, прикрепленной к днищам лотков заборника 13. При заполнении системы применения СОЖ свежеприготовленной жидкостью первоначальное положение поплавка 6 в вертикальном направлении относительно заборника 13 масла осуществляется с помощью маховичков 8, пружин 11 и набором пластин груза-противовеса 24. Шайбы 9 и 10 служат для исключения повреждения поплавка 6 в процессе регулировки. Постоянное положение верхнего среза заборника 13 относительно поверхности СОЖ достигается с помощью груза-противовеса 24, соединенного с устройством 5 через тяги 23, коромысла 22, тяги 7 и тяги 20 поплавка-опоры 19, плавающего в дополнительном баке 17 и удерживаемого в вертикальном положении с помощью грузов 21.

При накоплении масла в СОЖ в процессе ее эксплуатации плотность жидкости в основном баке-отстойнике уменьшается и зеркало заборника 13 опускается на уровень чистой СОЖ, маслосодержащий слой стекает в лотки заборника 13.

Поплавок 19 находится в чистой СОЖ и когда маслосодержащий слой удаляется, плотность жидкости в обоих баках сравнивается и устройство 5 возвращается в исходное положение, не допуская попадания в заборник 13 чистой СОЖ, предотвращая ее излишний расход.

Изобретение относится к устройствам для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических примесей. Устройство устанавливается в баке-отстойнике, на дне которого размещен скребковый конвейер. Для слива загрязненной и очищенной жидкости предусмотрены патрубки. Устройство состоит из поплавка в виде прямоугольного параллелепипеда, нанизанного на две тяги, маховиков, двух пружин, нанизанных на тяги, планки в виде швеллера, прикрепленной к днищу заборника масла. Заборник масла выполнен в виде прямоугольной рамы, состоящей из соединенных между собой и сообщающихся лотков, двух сливных систем для дренажа поверхностного слоя жидкости, подсоединенных к днищам заборника и состоящих из подвижной трубы, выполненной из прямого участка, отвода и сливного патрубка. На баке-отстойнике закреплен дополнительный бак, сообщающийся с баком-отстойником трубопроводом, и в котором размещен поплавок-опора, на двух тягах которого установлен груз, обеспечивающий поплавку-опоре вертикальное положение. Через тяги и два коромысла оба поплавка соединены с грузом-противовесом, находящимся вне баков. Технический результат: повышение надежности работы и качества разделения поверхностного маслосодержащего слоя и чистой воды. 4 ил.

Устройство для удаления поверхностного слоя жидкостей, включающее заборник, выполненный в виде прямоугольной рамы, состоящей из соединенных и сообщающихся между собой лотков, планку, прикрепленную к днищам двух параллельных лотков, приспособление для поддержания устройства на плаву, содержащее выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда поплавок с тягами, установленными перпендикулярно к планке, сливную систему в виде подвижной трубы, выполненной из отвода и прямого участка, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности и надежности работы устройство снабжено соединенным через трубопровод с баком-отстойником дополнительным баком, в котором размещен поплавок-опора с тягами, и грузом-противовесом с тягами, которые через коромысла соединены с тягами поплавка-опоры и поплавка устройства для удаления поверхностного слоя жидкостей.