УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ Советский патент 1995 года по МПК B01D17/02 C02F1/40 

Изобретение относится к устройствам для разделения несмешивающихся жидкостей с различными плотностями и может быть использовано в радиохимической промышленности при изготовлении топлива для заполнения тепловыделяющих элементов, а также в различных отраслях народного хозяйства и, в частности, в химических, пищевых и других производствах.

Известна установка для разделения жидкостей с различными плотностями.

Установка содержит емкость, в которой на направляющих установлены поплавки. К одному из них прикреплен трубопровод для подачи сжатого воздуха, а другой снабжен желобом для сбора легкой жидкости с поверхности тяжелой жидкости и отвода ее с помощью насоса в приемный бак, где она вторично отстаивается. Тяжелая жидкость переливается в емкость, а легкая жидкость сливается в выходной патрубок.

Данной установке присущи следующие недостатки: не обеспечивается качественное разделение жидкостей, так как при сливе легкой жидкости с поверхности тяжелой жидкости при колебании общего уровня в приемном баке возможно попадание одной жидкости в другую. Требуются дополнительные затраты на подачу сжатого воздуха и работу перекачивающего насоса, кроме того, установка многоступенчата, что повышает ее металлоемкость и капитальные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения несмешивающихся жидкостей, содержащее корпус с дном, сообщающиеся между собой входную и выходную секции, разделяющую перегородку с воздушной герметичной емкостью, размещенной на ее внешней поверхности, патрубки для слива легкой и тяжелой жидкостей.

При анализе работы данного устройства выявлены следующие недостатки:
- низкая производительность устройства из-за периодичности в работе, зависящей от содержания легкой жидкости в исходной, при большем ее содержании увеличивается частота слива легкой жидкости, что требует дополнительного времени;
- данное устройство не обеспечивает постоянного слива легкой жидкости;
- высота слоя легкой жидкости, накапливаемой в данном устройстве, строго лимитирована, поэтому необходим постоянный визуальный контроль, исключающий дистанционное обслуживание; если высота слоя легкой жидкости будет больше предельной, то при опорожнении устройства лишняя часть легкой жидкости сливается вместе с тяжелой жидкостью;
- конструкция сливной горловины, выступающей над днищем, не позволяет качественно отделять легкую жидкость, так как под слоем легкой жидкости всегда остается часть тяжелой жидкости;
- дистанционное обслуживание данного устройства при подъеме и фиксации подвижной разделяющей перегородки и патрубка для слива тяжелой жидкости потребует дополнительных приспособлений в виде манипуляторов, автоматических устройств и т.д., что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества разделения несмешивающихся жидкостей и производи- тельности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для разделения несмешивающихся жидкостей, содержащее корпус с дном, сообщающиеся между собой входную и выходную секции, разделяющую перегородку с воздушной герметичной емкостью, размещенной на ее внешней поверхности, входной патрубок, патрубки для слива легкой и тяжелой жидкостей, снабжено пружиной, закрепленной одним концом на воздушной герметичной емкости, а другим - на дне корпуса, дополнительной емкостью с переливной кромкой, установленной на воздушной герметичной емкости и сообщающейся с входным патрубком, причем обе емкости установлены в корпусе с зазором, а патрубок для слива легкой жидкости расположен выше входного отверстия патрубка для слива тяжелой жидкости.

Целесообразно с целью полного опорожнения дополнительной емкости снабдить ее сифоном, изогнутая часть которого расположена выше переливной кромки емкости.

Отличительные признаки существенны, так как благодаря их наличию в заявленной совокупности проявляется новое техническое свойство, заключающееся в устранении отрицательного свойства в известных устройствах, а именно в исключении попадания одной жидкости в другую в процессе разделения.

Это свойство не присуще ни одному из известных устройств, а также ни одному из отличительных признаков, а является результатом взаимодействия известных и отличительных признаков.

На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого устройства для разделения несмешивающихся жидкостей; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для разделения несмешивающихся жидкостей (например CCl₄ ˙H₂O) содержит цилиндрический корпус 1, закрывающийся сверху крышкой 2, в которой расположен входной патрубок 3.

На боковой поверхности корпуса 1 установлен патрубок 4 для слива легкой жидкости, расположенный выше входного отверстия патрубка 5 для слива тяжелой жидкости на 15 мм. Патрубок 5 выполнен в виде трубы и закреплен в дне 6 соосно корпусу 1. В дне 6 корпуса 1 имеется выходной патрубок 7, снабженный краном 8, для слива жидкости при полном опорожнении устройства.

Выходная секция 9 для тяжелой жидкости представляет собой кольцевую полость между цилиндрической подвижной перегородкой 10 и патрубком 5.

На внешней поверхности перегородки 10, имеющей возможность вертикального перемещения, неподвижно закреплена герметичная воздушная емкость 11 и дополнительная емкость 12, размещенная во входной секции и предназначенная для приема неразделенной жидкости, обе емкости 11 и 12 установлены в корпусе 1 с зазором. Емкость 12 установлена над емкостью 11 и сообщается с патрубком 3.

Емкость 12 имеет переливную кромку 13.

Устройство снабжено пружиной 14 сжатия, один конец которой закреплен на герметичной емкости 11, а другой - на дне 6 корпуса 1. Жесткость пружины 14 подобрана таким образом, что подвижный узел-поплавок 15, в который входят разделяющая перегородка 10, герметичная емкость 11, дополнительная емкость 12 и сифон 16, при отсутствии жидкости в емкости 12 находится в крайнем верхнем положении. При этом перегородка 10 упирается в крышку 2. В перегородке 10 имеются отверстия 17, исключающие образование воздушной подушки в секции 9, причем отверстия 17 расположены выше сливного патрубка 4.

При заполнении емкости 12 даже одной легкой жидкостью поплавок 15, преодолевая усилие пружины 14, опускается в крайнее нижнее положение; происходит разделение выходной секции 9 и рабочего пространства корпуса 1: торец подвижной перегородки 10 плотно соприкасается с дном 6 корпуса 1. Уплотнение достигается соединением типа шар-конус.

Площадь сечения кольцевого отверстия а, образуемого в крайнем верхнем положении поплавка 15 и соединяющего секцию 9 с рабочим пространством корпуса 1, равна площади сечения входного патрубка 3.

Для удаления жидкости из емкости 12 при полном опорожнении устройства (при смене жидкости или профилактическом осмотре) установлен сифон 16, причем изогнутая часть сифона расположена выше кромки 13, короткий конец сифона опущен со дна емкости 12, а длинный конец пропущен через герметичную емкость и выведен в рабочее пространство корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Исходная неразделенная жидкость, например вода с четыреххлористым углеродом, через входной патрубок 3 поступает в емкость 12. Кран 8 во время работы устройства закрыт. В начальный момент поплавок 15 находится в крайнем верхнем положении, при этом кольцевое отверстие а открыто. По мере накопления жидкости в емкости 12 поплавок 15, преодолевая усилие пружины 14, постепенно опускается и перекрывает кольцевое отверстие а. Жидкость, поступающая в емкость 12, разделяется: тяжелая жидкость располагается в нижней части емкости 12, а легкая - всплывает над тяжелой жидкостью. Таким образом, в первоначальный момент из емкости 12, при ее заполнении, через кромку 13 начинает переливаться легкая жидкость, стекающая на дно 6 корпуса 1. К этому моменту кольцевое отверстие а уже перекрыто. При дальнейшем поступлении жидкости в емкости 12 остается только тяжелая жидкость, и неразделенная жидкость полностью стекает в рабочее пространство корпуса 1. Тяжелая жидкость вытесняет ранее поступившую сюда из емкости 12 легкую жидкость и располагается вокруг закрытого кольцевого отверстия а. По мере накопления жидкости уровень ее поднимается, поплавок 15 всплывает и открывает кольцевое отверстие а, через которое тяжелая жидкость, расположенная в нижней части рабочего пространства корпуса 1, перетекает в секцию 9. Столбы жидкостей в секции 9 и в рабочем пространстве корпуса 1 уравновешиваются, при этом уровень столба жидкостей (легкой и тяжелой) в рабочем пространстве корпуса 1 выше уровня столба тяжелой жидкости в секции 9. Разность уровней тем больше, чем выше содержание легкой жидкости. В дальнейшем при работе устройства уровни жидкостей поднимаются, тяжелая жидкость достигает входного отверстия патрубка 5 и сливается, по мере накопления легкой жидкости уровень ее поднимается до отверстия патрубка 4, начинается слив легкой жидкости. В дальнейшем устройство работает в непрерывном режиме с постоянным сливом как тяжелой, так и легкой жидкостей.

При необходимости полного опорожнения устройства открывается кран 8 и жидкость начинает сливаться в специальную емкость (на фиг.1 не показана). При понижении уровня жидкости в корпусе 1 поплавок 15 опускается и под действием веса жидкости, находящейся в емкости 12, перекрывает кольцевой отверстие а. При достижении жидкостью конца длинной трубки сифона 16 последний начинает работать и жидкость из емкости 12 полностью сливается. Поплавок 15, освободившись от жидкости, под действием пружины 14 поднимается, открывая кольцевое отверстие а, и жидкость, оставшаяся в секции 9 также сливается. Таким образом происходит полное опорожнение устройства.

Предлагаемое устройство позволяет достичь:
- повышения качества разделения жидкостей на 10-20%, так как исключается попадание одной жидкости в другую в процессе разделения;
- увеличения производительности работы устройства за счет непрерывности ведения процесса разделения;
- возможности дистанционного автоматического ведения процесса разделения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее корпус с дном, сообщающиеся между собой входную и выходную секции, разделяющую перегородку с воздушной герметичной емкостью, размещенной на ее внешней поверхности, входной патрубок, патрубки для слива легкой и тяжелой жидкостей, отличающееся тем, что, с целью повышения качества разделения жидкостей и производительности устройства, оно снабжено пружиной, закрепленной одним концом на воздушной герметичной емкости, а другим - на дне корпуса, дополнительной емкостью с переливной кромкой, установленной на воздушной герметичной емкости и сообщающейся с входным патрубком, причем обе емкости установлены в корпусе с зазором, а патрубок для слива легкой жидкости расположен выше входного отверстия патрубка для слива тяжелой жидкости. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью полного опорожнения дополнительной емкости, она снабжена сифоном, изогнутая часть которого расположена выше переливной кромки емкости.