Устройство для разделения двух жидкостей Советский патент 1991 года по МПК B01D17/32 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для разделения и дренажа сконденсировавшейся воды из емкости с нефтепродуктами.

Целью изобретения .является повышение надежности.

На фиг. 1 изображено устройство для разделения двух жидкостей; на фиг. 2 - устройство в момент контакта нижней поверхности клапана со стенкой емкости; на фиг. 3 - устройство в момент всплытия клапана.

Устройство содержит емкость 1, имеющую в приливе 2 сливное отверстие 3 для тяжелой жидкости. Над отверстием 3 расположен запорный цилиндрический клапан 4 диаметром D с паровым хвостовиком 5, установленным с возможностью осевого перемещения в сливном отверстии 3. Нижняя поверхность 6 клапана 4 выполнена плоской. Клапан 4 соединен с пустотелым цилиндрическим поплавком 7, герметично закрытым резьбовой крышкой 8, с помощью клеевого слоя 9. Поплавок 7 выполнен в виде стакана высотой Н с наружным DI и

внутренним D2 диаметрами, в котором после установки резьбовой крышки 8 формируется цилиндрическая полость высотой HL Для ограничения всплытия поплавка 7 в хвостовике 5 на резьбе установлен стержень 10 с перфорированным диском 11, диаметр ко торого выбран больше диаметра сливного отверстия 3. Стенка емкости 12. прилегающая к сливному отверстию, выполнена плоской.

Диаметр D клапана и его объем V выбирают в зависимости от конструктивных параметров поплавка и задаваемой частоты срабатывания в соответствии с соотношениями:

D D

«JVH- JVJV -a b) .J,

fJV-n/VJV -rfb) JV, . v.v М-О -Н-оЧОд,

ivS

где ,pr ,pn ,/OK - плотность воды, топлива, материала поплавка и клапана соответственно, кг/м3;

сл

с

о

Ю

о

00

о сл

Ј -т,- отношение На - задаваемоf -тг - отношение Нз задаваемого расстояния от верхнего торца поплавка до линии раздела топливо-вода в момент посадки клапана на поверхность прилива - к полной высоте поплавка Н;

Hz Н

го расстояния от верхнего торца поплавка до линии раздела топливо-вода в момент всплытия клапана - к полной высоте поплавка Н;

D

а гГ отношение диаметра клапана к диаметру поплавка;

u Hi

b -rr - отношение высоты полости в п

поплавке к полной высоте поплавка;

71 2

V -т D Н - полный обьем поплавка,

м3.

Устройство работает следующим образом.

При наличии воды в топливе, находящемся в емкости 1, за счет седиментацион- ного эффекта наблюдается расслоение смеси, при этом в нижней части емкости будет скапливаться вода и уровень раздела двух жидких сред (топливо-вода) будет подниматься. После достижения линии раздела высоты Н2 (наперед заданной высоты всплытия) клапан 4 отрывается от опорной плоскости прилива 2 и поплавок вместе с клапаном поднимается до контакта перфорированного диска 11 о наружную поверхность прилива 2, а через открывающееся сливное отверстие вода отводится из топливной емкости. Проходное сечение для слива воды будет оставаться постоянным вплоть до снижения уровня наперед заданной высоты Нз (высоты посадки клапана), а затем поплавок и клапан будут опускаться вместе с уровнем раздела фаз, клапан сядет на плоскую стенку емкости 12 и дренаж воды прекратится. После накопления воды в емкости и поднятии уровня раздела фаз до высоты Н2 процесс дренажа воды автоматически повторяется.

Диаметр и объем клапана выбирают в соответствии с полученной теоретически расчетной формулой в зависимости от заданных геометрических размеров поплавка и его внутренней полости, плотностей материала поплавка, клапана, нефтепродукта и воды. Расчетная формула дана в общем виде и может быгь использована для любых жидкостей и любмх емкостей.

На центральную цилиндрическую часть поплавка 7 диаметром D и клапан 4, находящиеся в воде и топливе (линия раздела сред

находится не выше выбранной высоты Н от

. верхнего торца поплавка), не действует

подъемная сила Архимеда при условии контакта торца клапана с посадочной плоскостью прилива 2 емкости 1 (фиг. 2).

При повышении количества воды в емкости до уровня Н2 подъемная сила от кольцевого объема поплавка (Pi+P2)становится

0 больше веса поплавка и клапана (Рп+Рк), поэтому поплавок всплывает, при этом в момент отрыва клапана 4 от прилива 2 вода проникает в образовавшийся зазор между деталями и к действующей подъемной силе

5 добавляется подъемная сила от клапана, полностью находящегося в воде, и от центральной цилиндрической части поплавка (фиг. 3).

Через открывшийся зазор между хво0 стовиком 5 клапана и отверстием в приливе 2 (фиг. 1) начинается дренаж воды из емкости, что приводит к понижению линии раздела вода-топливо и к изменению (уменьшению) подъемной силы. Учитывая,

5 что подьемная сила действует на весь поплавок и клапан, равновесие между подъемной силой и весом плавающих деталей (момент посадки клапана) наступит не раньше достижения линии раздела выбранного

0 уровня Нз, при этом . т. е. достигается двухуровневое срабатывание.

При двухуровневом срабатывании достигается резкое всплывание поплавка с клапаном и открытие дренажа при накопле5 нии воды на дне емкости до уровня Н2 поплавка и плавная посадка клапана при снижении воды в емкости до уровня Нз поплавка.

Использование предложенного устрой0 ства позволяет осуществить дренаж без усложнения конструкции следящими датчиками, сигналы которых воздействуют на запорную арматуру. Экономический эффект, подсчитанный для 1000 цистерн, в ко5 торых установлено дренажное устройство предложенной конструкции, составляет более 26 тыс. руб.

Предложенное устройство для дренажа воды из цистерн с нефтепродуктами (вооб0 ще для дренажа более тяжелой жидкости) может быть использовано в широкораспространенных емкостях, цистернах, танках, где хранятся жидкости с различной плотностью.

5Формула изобретения

Устройство для разделения двух жидкостей, включающее емкость со сливным отверстием для тяжелой жидкости, над которым расположен запорный клапан, связанный с пустотелым поплавком, о т л и ч а

ю щ е е с я тем, что. с целью повышения надежности, клапан снабжен перовым хвостовиком, установленным с возможностью осевого перемещения в сливном отверстии емкости и прикрепленным к хвостовику перфорированным диском с наружным диаметром, большим диаметра сливного отверстия емкости, при этом нижняя поверхность клапана и стенка емкости, прилегающая к сливному отверстию, выполнены плоскими.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для разделения и дренажа сконденсировавшейся воды из емкости с нефтепродуктами. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит емкость со сливным отверстием на тяжелой жидкости. Над отверстием расположен клапан, соединенный с пустотелым поплавком. В сливном отверстии размещен связанный с клапаном перовой хвостовик. К хвостовику прикреплен перфорированный диск. 3 ил.

лД/

фиг.1

Vi

®иг.Ј

V,

фиг.З