Способ промывки внутренней поверхности емкостей Советский патент 1991 года по МПК B08B9/08 

СО

с

Изобретение относится к очистке жидкостью внутренних поверхностей емкостей от производственных загрязнений и может быть использовано в машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить эффективность промывки внутренней поверхности емкости путем обработки ее струями моющей жидкости и сообщения емкости вертикальных колебаний при накоплении в ней отработанной жидкости. Возбуждение колебаний осуществляют при наличии в жидкости эластичной газонаполненной оболочки, размещенной у днища емкости с возможностью свободных пульсаций. Высота столба отработанной жидкости в емкости устанавливается из условия обеспечения виброрезонансного режима пульсаций колебательной системы жидкость-газ. 1 ил.

Изобретение относится к очистке жидкостью внутренних поверхностей емкостей от производственных загрязнений и может быть использовано в машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности промывки.

На чертеже приведена схема установки для осуществления промывки предлагаемым способом.

Установка содержит подвижную раму 1, на которой закреплена обрабатываемая емкость 2, установленную на пружинных опорах 3 и соединенную с генератором вертикальных колебаний. Во внутреннюю полость емкости 2 через фланец 4 введен трубопровод 5 отвода отработанной жидкости, нижний конец которого размещен у / днища емкости. На трубопроводе 5 подвижно установлена рабочая форсунка 6 с радиальными соплами 7, соединенная с трубопроводом 8 подачи моющей жидкости, подвижно закрепленным во фланце 4 емкости. На нижнем конце трубопровода 5 закреплены жесткие радиальные ребра 9 (в количестве 3-4 штук), равномерно размещенные в горизонтальной плоскости, а междуднищем емкости 2 и ребрами 9 с зазором расположен газонаполненный упругий элемент 10, представляющий собой торообраз- ную герметичную оболочку 11 из эластичного материала, например резиновой пленки, заполненную газом. Генератор вертикальных колебаний может быть выполнен в виде электродвигателя 12с регулируемым числом оборотов, на валу которого закреплен эксцентрик 13, соединенный через шатун 14 с опорой 15 вращения на раме 1. В емкости 2 размещен также датчик 16 уровня жидкости, например волоконно-опо

ON

fc ю

00

тический, соединенный с блоком 17 подачи светового излучения и обработки информации.

Способ осуществляют следующим образом.

При осуществлении промывки к рабочей форсунке 6 через трубопровод 8 подают под давлением моющую жидкость, которая выбрасывается из сопел 7 форсунки в виде струй на внутреннюю поверхность промываемой емкости 2. Форсунка 6 в начале промывки может находиться в своем крайнем нижнем положении и в процессе промывки перемещается вверх по высоте емкости 2, скользя по трубопроводу 5 за счет передвижения трубопровода 8 во фланце 4 емкости.

Струи моющей жидкости из форсунки 6, воздействуя на внутреннюю поверхность емкости, смывают загрязнения и, стекал по стенкам емкости, уносят загрязнения в ее нижнюю часть. При этом отбор отработанной жидкости из емкости не производится и она накапливается в нижней части емкости. Уровень отработанной жидкости в емкости повышается и когда он достигнет величины, соответствующей заданной высоте hK столба жидкости над газонаполненным элементом 10, включая генератор колебаний 12, сообщающий емкости 2 периодические вертикальные колебания с заданной частотой fK и амплитудой I. Одновременно включается отбор отработанной жидкости из емкости через трубопровод 5. Колебания емкости передаются отработанной жидкости, возбуждая в ней переменное (динамическое) давление, амплитуда которого изменяется с частотой внешнего возбуждения. Колебания давления жидкости через эластичную оболочку 11 торообразно- го элемента 10 передаются заполняющему его газу, возбуждая в нем пульсации давления. Динамическое взаимодействие изменения давления жидкости и газа приводит к образованию нелинейной колебательной системы жидкость - газ, в которой газ является упругим элементом, а столб жидкости над ним - инерционным элементом.

Экспериментально установлено, что собственная частота колебаний такой системы составляет

.

Тс - |---с-,1 Ц ,

(D

г

где n - показатели адиабаты для газа:

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин/см2;

S -- площадь горизонтального сечения

гу

газового объема, см ;

V - объем газа, размещенного в жидкости, см3;

л - плотность жидкости, г/г.м :

h - высота столба жидкости над газовым объемом, см.

Поскольку в образованной колебательной системе жидкость - газ параметры n, P,

S, V, рявляются постоянными величинами, собственная частота ее колебаний fc зависит только от высоты столба жидкости над газонаполненным элементом, т.е. от величины уровня отработанной жидкости в ем0 кости. Для того, чтобы указанная частота совпала с частотой вынужденных колебаний емкости fK, высота столба жидкости над газом должна составлять

, n Р S,„.

(2)

В этом случае колебания системы жидкость - газ в емкости резко интенсифицируются и принимают резонансный характер, при этом увеличивается амплитуда пульсаций газа и в 5-6 раз возрастает амплитуда волн динамического давления в жидкости вблизи газонаполненного элемента при резком усилении турбулизации жидкости - режим вибротурбулизации. Образующиеся J у днища емкости мощные турбулентные пульсирующие потоки жидкости захватывают осевшие частицы загрязнений и мгновенно переводят их во взвешенное состояние. Увеличение амплитуды волн динамического давления приводит к тому, что в отрицательные полупериоды давления е жидкости вблизи днища емкости ниже упругости насыщенных паров жидкости, обуславливая образование у поверхности днища массы кавитационных пузырьков. При изменении фазы давления кавитационные пузырьки схлопываются у поверхности днища, вызывая микрогидроудар, что способствует эффективному отрыву от поверхности и из0

5

0

5

мельчению трудно удаляемых загрязнений. Кроме того, при турбулентных пульсациях жидкости взвешенные в ней частицы загрязнений оказывают интенсивное абразивное воздействие на поверхность днища емкости, интенсифицируя процесс удаления трудноудаляемых загрязнений.

50

Радиальные ребра 9, не препятствуя свободным пульсациям газонаполненного упругого элемента 10, удерживают его вблизи днища емкости, за счет чего здесь обеспечивается наибольшая интенсивность виброрезонансных процессов е жидкости. При этом газонаполненный элемент, совершающий интенсивные пульсирующие и осциллирующие движения вблизи днища емкости, производит ударное воздействие нэ днище, дополнительно улучшая отрыв загрязнений от его поверхности.

Таким образом, при включении генератора колебаний в отработанной жидкости возникают мощные турбулентные потоки и кавитационные процессы, обеспечивающие эффективный отрыв частиц загрязнений от поверхности днища емкости и насыщение или объема отработанной жидкости. В условиях интенсивного гидродинамического возмущения объема жидкости крупные (слипшиеся) образования загрязнений дро- бятся на более мелкие, а сама жидкость превращается в гомогенную взвесь. Это обеспечивает практически полный отвод загрязнений с отработанной жидкостью и высокое качество промывки емкости.

Для получения виброрезонансного режима пульсаций нелинейной колебательной системы жидкость - газ достаточен уровень отработанной жидкости над газонаполненным элементом hK 30-60 см, оптимальная частота вибровоздействия составляет fK 30-50 Гц при амплитуде колебаний 1-2,5 мм. По известным значениям hK и fK по зависимости (1) определяются параметры V и S газонаполненного элемента. При этих значениях параметров уже через 0,5-2 мин все загрязнения практически полностью отделяются от днища емкости и взвешиваются в объеме отработанной жидкости. Поскольку при виброрезонансе обеспечива- ется высокая степень гомогенизации образовавшейся взвеси, имеется возможность осуществлять колебания емкости с перерывами, в течение которых насыщенность жидкости дисперсной фазой (загрязнения- ми) существенно не изменяется. В зависимости от вида загрязнений и скорости их осаждения перерывы могут составлять 2-20 мин. При этом следует учитывать, что в процессе осаждения частиц образовавшейся взвеси повышается концентрация загрязнений в нижнем слое отработанной жидкости - в зоне отбора жидкости, что повышает эффективность удаления загрязнений.

Таким образом, предложенный способ, за счет создания нелинейной колебательной системы и вибротурбулизации объема отработанной жидкости в емкости позволяет резко интенсифицировать процессы отделения загрязнений от днища емкости и диспергирования их в жидкую среду, что обеспечивает более эффективный, по сравнению с известным, отвод загрязнений в процессе промывки емкости. Это также дает возможность сократить время промывки емкости, особенно при наличии трудноудаляемых загрязнений, и снизить энергозатраты.

Высокая интенсивность гидродинамического возмущения жидкости при виброрезонансе обуславливает высокую степень гомогенизации взвеси и позволяет осуществлять вибровоздействие на емкость периодически, в зависимости от скорости оседания частиц, причем периоды вибровоздействия могут быть значительно меньше времени перерывов, а явление виброрезонанса достигается при амплитудах вибровоздействия на емкость в 1,5-3 раза меньших, чем в известном способе. Сокращение времени вибровоздействия на емкость и снижение амплитуды вибровоздействия обеспечивает дополнительное снижение энергозатрат на промывку емкости, которое составляет не менее 10-15%.

Кроме того, при вибропульсации объема отработанной жидкости внутренняя поверхность емкости подвергается совместному воздействию мощных турбулентных пульсирующих потоков жидкости, жесткой кавитации и интенсивному абразивному воздействию частиц загрязнений, взвешенных в жидкости. Это способствует эффективному удалению загрязнений с внутренней поверхности нижней части емкости, повыша- . ет качество очистки данной части емкости и позволяет в ряде случаев не промывать ее струями жидкости из рабочей форсунки, Формула изобретения Способ промывки внутренней поверхности емкостей, заключающийся в том, что на очищаемые стенки емкости подают струи моющей жидкости, после накопления в емкости отработанной жидкости сообщают этой емкости вертикальные колебания, и затем сливают отработанную жидкость, о т- л ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности промывки, внутри емкости в зоне накопления отработанной жидкости размещают эластичную газонаполненную оболочку для создания ей свободных объемных пульсаций под слоем жидкости при колебании емкости, при этом колебания сообщают емкости при образовании над оболочкий столба отработанной жидкости, рассчитываемого по формуле n-P-S

Г1к

-см.

V-p-f2,

где hi - высота столба жидкости над оболочкой, см;

п - показатель адиабаты для газа оболочки;

Р - давление над свободой поверхностью жидкости, дин /см ;

S - площадь горизонтального сечения газонаполненной оболочки, см ;

V - объем газа в оболочке, см р - плотность жидкости, г/см ; TK - частота колебаний емкости, Гц.

# ;j