Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установкой Советский патент 1992 года по МПК B01D61/12 G05D27/00 

нем 6 насоса 5, связанным с ним и с ручным приводом 8, первый, второй и третий командные реле 15, 16 и 17 давления и коммутатор 20. При воз- вратно-поступательном движении поршней 6 и 19 реверсируется давление в полостях рабочего и компенсационного цилиндров и поддерживается давление опресняемой питательной воды в обратноосмотическом аппарате 1 „ В связи с этим обеспечивается четкое

срабатывание командных реле 15, 16 и 17 и соответственно изменение положения тарелок 36, 37 и 38 коммут.атоpa 20, а также прокачивание питательной воды через обратноосмотический аппарат 1 поочередно между первыми и вторыми рабочими и компенсационными полостями с обеспечением рекуперации энергии и снижения энергопотребления установки,, 1 иЛо

Изобретение позволяет упростить и повысить эксплуатационную надежность опреснительной обратноосмоти- ческой установки - установки с ручным приводом, предназначенной для использования подвижными малочисленными группами потребителей в походных условиях. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение эксплуатационной надежности установки„ Устройство для управления содержит компенсационный цилиндр 18 с поршнем 19, расположенным соосно с рабочим порш- . с SS

Изобретение относится к области разделения растворов с помощью полупроницаемых мембран и, в частности, к устройствам для управления обратно- осмотическими установками для опреснения минерализованных вод

Известно устройство для управления опреснительной обратноосмотичес- кой установкой, включающей обратно- .осмотический аппарат, разделенный полупроницаемыми мембранами на полости питательной минерализованной и опресненной воды, и управляемые на- сое с взаимосвязанными приводом, рабочим цилиндром, рабочим поршнем, размещенным в рабочем цилиндре .с возможностью возвратно-поступательного движения и делящим цилиндр на первую и вторую рабочие полости, входы которых, снабженные клапанами всасывания, гидравлически связаны с источником питательной воды и выходы снабжены клапанами нагнетания, содержащее пер- вое и второе командные реле давления и коммутатор., В известном устройстве коммутатор выполнен в виде логического элемента ПАМЯТЬ, связанного своим выходом с управляющим входом пус-

кателя насоса, записывающим входом - с выходом первого командного реле давления, связанного своим входом с трубопроводом питательной воды, и входом второго командного реле дав- ления, выход которого подключен к стирающему входу элемента ПАМЯТЬс При работе установки известное устройство отключает насос питате ль- ной минерализованной воды при новы- шении давления в обратноосмотическом аппарате и при понижении давления до заданного значения вновь включает

насос в работуо Установка, таким образом, работает в заданном диапазоне давлений опресняемой воды„

Недостаток известного устройства заключается в снижении надежности работы установки из-за частых включений и отключений насоса, повышенной энергоемкости и сложности установки,,

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение эксплуатационной надежности установки0

Устройство снабжено третьим командным реле давления и компенсационным цилиндром с компенсационным поршнем, размещенным в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, соосно расположенным и жестко связанным с рабочим поршнем и делящим компенсационный цилиндр на первую и вторую компенсационные полости, а коммутатор содержит полый корпус, разделенный на верхнюю,, среднюю и нижнюю полости двумя горизонтальными перегородками с соосно расположенными в них первыми верхним и нижним отверстиями-седлами, -вторыми верхним и нижним отверстиями-седлами и третьим верхним седлом, первую и вторую тарелки, расположенные между соответствующими верхними и нижними седлами с возможностью взаимодействия с ними в крайних положениях и связанные соответственно с выходами первого и второго командных реле давления, третью /тарелку, расположенную под третьим верхним седлом с возможностью взаимодействия с ним в крайнем положении и связанную с выходом третьего командного реле давления, первую вертикальную перегородку, разделяющую верхнюю .полость на камеру первого и второго

10

15

седел, гидравлически связанную своим входом с второй компенсационной полостью компенсационного цилиндра, и на камеру третьего седла, гидравлически связанную своим входом с выходом полости питательной воды обратно- осмотического аппарата, вторую вертикальную перегородку, разделяющую среднюю полость на камеру первого седла, гидравлически связанную с дренажным трубопроводом, и на камеру второго и третьего седел, причем нижняя полость коммутатора гидравли- чески связана с первой компенсационной полостью компенсационного цилиндра, верхняя импульсная камера первого командного реле .давления гидравлически связана с первой рабочей полостью насоса и нижней импульсной 20 камерой второго командного реле давления, верхняя импульсная камера которого гидравлически связана с второй рабочей полостью насоса и нижней импульсной камерой первого командного реле давления, полость питательной воды обратноосмотического аппарата гидравлически связана с верхней импульсной камерой третьего командного реле давления, в нижней импульсной камере которого размещена пружина с возможностью взаимодействия на третью тарелку в сторону закрытия третьего верхнего отверстия-седла0

22 компенсационные полости Полый пус коммутатора 20 разделен двумя

25

30

(горизонтальными перегородками 23 и с выполненными в них первым 25 и вторым 26 и третьим 27 верхними от верстиями-седлами и первым 28 и вт рым 29 нижними отверстиями-седлами на верхнюю, среднюю и нижнюю полос Верхняя полость разделена вертикал ной перегородкой 30 на камеру 32 первого и второго седел и камеру 3 третьего седла, средняя полость ра делена вертикальной перегородкой 3 на камеру 34 первого седла и камер 35 второго и третьего седел„ Нижняя полость гидравлически связывает камеры 34 и 35 средней полости„

Коммутатор содержит также первую 36, вторую 37 и третью 38 тарелки, связанные с выходами соответственно первого 15, второго 16 и третьего командных реле давления, разделенны чувствительными органами 39-41 на верхние и нижние импульсные камеры 42-43, 44-45 и 46-47 соответственно Верхняя импульсная камера 42 первог командного реле 15 давления связана трубопроводом 48 с первой рабочей полостью 9 насоса, а каналом 49 - с нижней импульсной камерой 45 второг командного реле 16 давления, верхня импульсная камера 44 которого связа трубопроводом 50 с второй рабочей

На чертеже изображена принципиаль-35 полостью 10 насоса, а каналом 51 ная схема устройства0

Устройство для управления опресни- т.ельной обратноосмотической установкой, включающей обратноосмотический аппарат 1, разделенный полупроницаемыми мембранами на полость 2 питательной воды и полость 3 опресненной воды, и насос 4, состоящий из рабочего цилиндра 5, рабочего поршня 6 со штоком ,с осмотического аппарата 1, выход кото/, привода 8 и размещенных в первой 9 и второй 10 рабочих полостях насоса клапанов 11 и 12 всасывания и клапанов 13 и 14 нагнетания содержит первое 15, второе 16 и третье 17 командные реле давления, компенсационный цилиндр 18 с компенсационным поршнем 19, связанным кинематически с рабочим поршнем 6 насоса и приводом 8, и коммутатор 20 „

Компенсационный поршень имеет возможность возвратно-поступательного движения в компенсационном цилиндре 18 и делит его на первую 21 и вторую

йО

5

рой связан трубопроводом 59 с .входом камеры 33 коммутатора.

Верхняя импульсная Камера 46 третьего командного реле 17 давления сообщена трубопроводом 60 с входом полости 2 питательной воды обратно- осмотического аппарата 1, а в нижней импульсной камере 47 этого реле под его рабочим органом 41 размещена пружина 61 Выход камеры 32 коммутатора 20 связан трубопроводом 62 с второй компенсационной полостью 22 цилиндра 18, а его первая компенсационная полость 21 трубопроводом 63 - с ниж-

046

22 компенсационные полости Полый корпус коммутатора 20 разделен двумя

0

5

0 5

0

(горизонтальными перегородками 23 и 24 с выполненными в них первым 25 и вторым 26 и третьим 27 верхними отверстиями-седлами и первым 28 и вторым 29 нижними отверстиями-седлами на верхнюю, среднюю и нижнюю полости. Верхняя полость разделена вертикальной перегородкой 30 на камеру 32 первого и второго седел и камеру 33 третьего седла, средняя полость разделена вертикальной перегородкой 3t на камеру 34 первого седла и камеру 35 второго и третьего седел„ Нижняя полость гидравлически связывает камеры 34 и 35 средней полости„

Коммутатор содержит также первую 36, вторую 37 и третью 38 тарелки, связанные с выходами соответственно первого 15, второго 16 и третьего 17 командных реле давления, разделенных чувствительными органами 39-41 на верхние и нижние импульсные камеры 42-43, 44-45 и 46-47 соответственно,, Верхняя импульсная камера 42 первого командного реле 15 давления связана трубопроводом 48 с первой рабочей полостью 9 насоса, а каналом 49 - с нижней импульсной камерой 45 второго командного реле 16 давления, верхняя импульсная камера 44 которого связана трубопроводом 50 с второй рабочей

с нижней импульсной камерой 43 первого командного реле 15 давления. Входы первой 9 и второй 10 рабочих полостей насоса сообщаются трубопроводами 52-54 с источником питательной минерализованной воды, а их выходы трубопроводами 56-58 - с входом полости 2 питательной воды обратноО

рой связан трубопроводом 59 с .входом камеры 33 коммутатора.

Верхняя импульсная Камера 46 третьего командного реле 17 давления сообщена трубопроводом 60 с входом полости 2 питательной воды обратно- осмотического аппарата 1, а в нижней импульсной камере 47 этого реле под его рабочим органом 41 размещена пружина 61 Выход камеры 32 коммутатора 20 связан трубопроводом 62 с второй компенсационной полостью 22 цилиндра 18, а его первая компенсационная полость 21 трубопроводом 63 - с ниж-

ней гюлостью 66 коммутатора 20 , Камера 32 коммутатора 20 подключена своим выходом к дренажному трубопроводу 64, а полость 3 опресненной воды обратно- осмотического аппарата 1 - к трубопроводу 65 опресненной воды.

Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установкой работает следующим образом„

При работе установки вручную приводом 8 воздействуют на шток 11, при- нуждая поршни 6 и 19 совершать воз- вратно-поступательное движение„ Когда поршни перемещаются вправо, в первой рабочей полости 9 создается давление и вытесняемая вода поступает через клапан 13 нагнетания по трубопроводам 56 и 58 через полость 2 об- ратно-осмотического аппарата 1 и по трубопроводу 59 в камеру 33 коммутатора 20 „ Давление, создаваемое при этом под воздействием прилагаемого к приводу 8 усилия, передается по тру бопроводу 48 и каналу 49 в верхнюю импульсную камеру 42 первого реле 15 давления и нижнюю импульсную камеру 45 второго реле 16 давления . Оба реле срабатывают, вследствие чего тарелка 36 перекрывает отверстие-седло 28, а тарелка 37 - отверстие-седло 36„

Повышение давления питательной вод до рабочегг значения, на срабатывание при котором настроена пружина 61 третьего реле 17, вызывает срабатывание реле, при котором тарелка 38 открывает отверстие-седло 27„ Вследствие этого питательная вода поступает из камеры 33 коммутатора через камеру 35 и нижнюю полость 66 коммутатора по трубопроводу 63 в первую компенсационную Полость 21 , В то же время питательная минерализованная вода по трубопроводам 52 и 54 и через кла- пан .12 всасывания поступает в увеличивающуюся по объему вторую рабочую полость 10 насоса, а содержащийся после предыдущего хода поршня во второй компенсационной полости 22 рассол (концентрированная питательная вода) вытесняется движущимся вправо поршнем 19 по трубопроводу 62 через камеры 32 и 34 коммутатора 20 и трубопровод 64 в дренаж

Одновременно с этим под действием рабочего давления, превышающего осмотическое давление питательной минерализованной воды, на полупроницаемых

0

0

с О

5 ,,

. 55

35

0

мембранах происходит отделение растворителя из минерализованной воды, растворитель (опресненная вода) проникает через мембраны и по трубопроводу 65 направляется потребителю, а концентрированная вода (рассол) поступает в трубопровод 59 и далее указанным образом „ Учитывая, что диаметр рабочего поршня 6 и, соответственно, расход вытесняемой им воды больше диаметра компенсационного поршня 19 и расхода засасываемой им воды на величину, характеризуемую пропускной способностью полупроницаемых мембран и.производительностью обратноосмотического аппарата 1, то в полости 2 обратно- осмотического аппарата и в зеркально расположенных первых рабочей 9 и компенсационной 21 полостях создается рабочее давление Это рабочее давле- |ние превышает осмотическое давление минерализованной питательной воды на величину, при которой обеспечивается указанная заданная производительность обратноосмотического аппарата- Во вторых рабочей 10 и компенсационной 22 полостях устанавливаются давления, близкие к давлениям в трубопроводах 52 и 64, Tte0 практически близкие к атмосферному« Таким образом, благодаря рекуперации части энергии в компенсационном цилиндре 18 к ручному при- (воду 8 прилагается усилие, пропорциональное только разности площадей поршней 6 и.19, т.е. затрачивается только энергия на прокачивание расхода воды, равного производительности установки,..

При достижении поршнями 6 и 19 крайнего правого положения их перемещают ручным приводом 8 в обратном направлениис В первых рабочей 9 и компенсационной 21 полостях создаются давления, .соответствующие атмосферному давлению на входе питательной воды - в трубопроводе 52 и на выходе рассола - в трубопроводе 64„ Питательная вода засасывается по трубопроводам 52 и 53 через клапан 11 всасывания в первую рабочую полость 9 насоса, а рассол из первой компенсационной полости 21 вытесняется. Давление во второй рабочей полости 10 и второй компенсационной полости 22 повышается

В момент перекладки привода 8 и перемены направления движения поршней

91

давление в обратноосмотическом аппарате 1, трубопроводе 60 и верхней импульсной полости 46 третьего реле 17 может понизиться о В этом случае под действием пружины 61 третья тарелка 38 прерывает отверстие 27. При от- сутствии протока давление повышается и обуславливает четкое срабатывание первого 15 и второго 16 реле0

По трубопроводу 50 и каналу 51 давление во второй рабочей полости 1 насоса передается на рабочие органы 40 и 39 указанных реле„ Вследствие |этого тарелка 37 перекрывает отверс- тие-седло 29, а тарелка 36 - отверстие-седло 25. При дальнейшем воздейс вии ручным приводом на поршни давление во второй рабочей полости 10 насса, трубопроводах 57 и 58, полости 2 обратноосмотического аппарата 1,трубопроводе 60 и верхней импульсной ка мере 46 третьего реле 17 повышается до рабочего значения, под усилием, действующим на рабочий орган 41, третье реле 17 срабатывает и тарелка .38 вновь открывает отверстие 27„ Вследствие этого питательная вода из второй рабочей полости 10 насоса, пройдя обратноосмотический аппарат 1 поступает через камеры 33, 35 и 32 коммутатора 20 и по трубопроводу 62 во вторую компенсационную полость 22 питательная вода из источника по трубопроводам 52 и 53 через клапан 11 всасывания .заполняет первую рабочую полость 9 насоса, а рассол их первой компенсационной полости 21 вытесняется по трубопроводу 63.через нижнюю полость 66 и камеру 34 коммутатора 2 в дренажный трубопровод 64, В дальнейшем устройство циклично с рабочими ходами насоса 5 работает указанны образом

Использование изобретения позволяет создать простую по конструкции и надежную в эксплуатации компактную установку для опреснения природной минерализованной воды в экстремальных условиях подвижных рабочих коллекти

BOB, например чабанов, геологов, изыскателей и т„п0, при отсутствии стацио,/

парных источников энергии.

Формула изобретения

Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установ

04

10

кой, включающей обратноосмо.тическнй аппарат, разделенный полупроницаемыми мембранами на полости питательной минерализованной и опресненной воды, и управляемый насос с взаимосвязанными приводом, рабочим цилиндром, рабочим поршнем, размещенным в рабочем цилиндре с возможностью воз вратно-Поступательного движения и делящим цилиндр на первую и вторую рабочие полости, входы которых,снабженные клапанами всасывания, гидравлически связаны с источником питательной воды и выходы снабжены клапанами нагнетания, содержащее первое и второе командные реле давления и коммутатор, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой5

Ю

0

5

ства и повышения эксплуатационной надежности установки, устройство снабжено третьим командным реле давления и компенсационным цилиндром с компенсационным поршнем, размещенным в цилиндре с возможностью возвратно- поступательного движения, соосно расположенным и жестко связанным с рабочим поршнем и делящим компенсационный цилиндр на первую и вторую компенсационные полости, а коммутатор содержит полый корпус, разделенный на верхнюю, среднюю и нижнюю полости двумя горизонтальными перегородками с соосно расположенными в них первыми верхним и нижним отверстиями-седлами„ вторыми верхним и нижним отверстиями- седлами и третьим верхним седлом,первую и вторую тарелки, расположенные между соответствующими верхними и нижними седлами с возможностью взаимодействия с ними в крайних положениях и связанные соответственно с выходами первого и второго командных реле давления, третью тарелку, расположенную под третьим верхним седлом с возможностью взаимодействия с ним в крайнем верхнем положении и связанную с выходом третьего командного реле давления первую вертикальную перегородку, разделяющую верхнюю полость на камеру первого и второго седел, гидравлически связанную своим входом с второй компенсационной полостью компенсационного цилиндра, и на камеру третьего седла, гидравлически связанную своим входом с выходом полости питательной воды обратно- осмотического аппарата, вторую вертикальную перегородку, разделяющую среднюю полость на камеру первого седла, гидравлически связанную с дренажным трубопроводом, и на камеру второго . .и третьего седел, причем нижняя полость коммутатора гидравлически связана с первой компенсационной полостью компенсационного цилиндра, верхняя импульсная камера первого командного Ю реле давления гидравлически связана с первой рабочей полостью насоса и нижней импульсной камерой второго командного реле давления, верхняя

импульсная камера которого гидравлически связана с второй рабочей полостью насоса и нижней импульсной камерой первого командного реле давления, полость питательной воды об- ратноосмотического/; ; аппарата гидравлически связана с верхней импульсной камерой третьего командного реле давления, в нижней импульсной камере которого размещена пружина с возможностью воздействия на третью тарелку в сторону закрытия третьего верхнего отверстия-седла.