Устройство для регулирования работыСЕпАРАТОРА Советский патент 1981 года по МПК B01D17/02 G05D27/00 

1

Изобретение относится к процессам разделения жидких сред в сепараторах и может быть использовано в системах очистки трюмно-балластных вод на судах.

Известен отстойный сепаратор, содержащий емкость с коалесцирующими устройствами, подогреватель, сборник нефтепродуктов и автоматическое устройство регулирования, включающее поплавок, управляющий сливом воды и нефтепродуктов .

Недостатком отстойного сепаратора является то, что он не обеспечивает требуемого качества очистки при содержании нефтепродуктов в воде больше 0,45%.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования работы сепаратора, содержащее поплавок с магнитом, подвижно установленный на вертикальной направляющей в виде трубы, блок управления с клапанами подачи смеси в сепаратор и слива разделяемых фаз.

Эти устройства обладают следующими недостатками.

При работе в судовых условиях возможно заполнение отстойной емкости полностью нефтепродуктами, например при авариях механизмов энергетических систем или систем их обслуживания. Это ведет к подаче

в сепаратор смеси с большим содерл анием нефтепродуктов, в результате чего коалесцирующий элемент замасливается и быстро теряет свои очистные свойства. Кроме того, в рассматриваемом устройстве для коммутации токов в целях управления используются механические контакты, которые подвержены залипаниям, подгораниям и износу.

Целью изобретения является улучшение качества разделения путем повышения надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что труба выполнена из неэлектропроводного материала, заполнена магнитной жидкостью и снабжена вертикальными проволочными сопротивлениями, расположенными по высоте трубы, замкнутыми между собой каплей ртути и соединенными с блоком управления.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез сепаратора; на фиг. 2 - вид сепаратора сверху; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2 (поперечный разрез регулятора).

Корпус 1 сепаратора (фиг. 1) установлен на лапах 2 и снабжен электромагнитными клапанами 3-5, соответственно подачи смеси, слива разделяемых фаз воды и нефтепродуктов, а также регулятором 6 уровня границы раздела фаз (фиг. 2). В корпусе

сепаратора смонтирован подогреватель 7 и коалесцирующийзлементВс корпусом 9. Регулятор 6 состоит из вертикальной направляющей в виде трубы 10 (фиг. 3), выполненной из не,магнитного и неэлектропроводного материала, заполненной магнитной жидкостью 11, внутри которой распололсены проволочные сопротивления 12 из материала, , обладающего большим удельным электрическим сопротивлением. Вокруг трубы 10 расположен поплавок 13 с магнитом 14 и фокусирующим устройством 15. Сопротивления 12 постоянно замкнуты капелькой ртути 16. В самой высокой точке корпуса сепаратора установлена труба 17, вокруг которой расположен поплавок 18, воздействующий на контакт 19 при подъеме в крайнее верхнее положение.

Устройство работает следующим образом.

Емкость поплавка 13 и его вес подобраны таким образом, что он плавает на границе раздела фаз воды и нефтепродуктов. Емкость поплавка 18 и его вес подобраны так, что он плавает на поверхности жидкости, находящейся в корпусе сепаратора. Емкость корпуса сепаратора и производительность подающего насоса подобраны так, что при расчетном содержании нефтепродуктов в воде они успевают частично отделиться до коалесцирующего элемента 8, предохраняя тем самым его от замасливания, а следовательно, обеспечивая эффективную очистку воды.

В нормальном нефтеводяная смесь через клапан 3 попадает в корпус сепаратора, где она подогревается подогревателем 7, в результате чего происходит ее частичное разделение. Вода с остатками нефтепродуктов при этом проходит через коалесцирующий элемент 8, где она окончательно очищается и сливается через клапан 4. Отделенные нефтепродукты собираются в верхней части корпуса сепаратора. По мере их накопления поплавок 18 поднимается вверх и воздействует на контакт 19, который управляет клапаном 5 слива нефтепродуктов и работой насоса. На номинальном режиме работы поплавок 13 с магнитом 14 и фокусирующим устройством 15 находятся на границе раздела фаз, которая колеблется в пределах конусной части корпуса 9 коалесцирующего элемента 8. Магнитный поток магнита 14 через фокусирующее устройство 15, взаимодействуя с магнитной жидкостью И, поддерживает капельку 16 ртути, которая постоянно замыкает сопротивления 12. Изменение положения границы раздела фаз и связанного с ней поплавка 13 ведут к изменению эффективной длины сопротивления 12. Блок 5 управления клапаном слива нефтепродуктов и электродвигателем насоса спроектирован таким образом, что изменение сопротивления в пределах, соответствующих номинальному режиму, выдает сигнал на открывание клапана 5 при воздействии поплавка 18 на контакт 19, при этом происходит слив нефтепродуктов. Клапан 4 слива воды открыт постоянно.

При большой концентрации нефтепродуктов граница раздела фаз опускается вниз вместе с поплавком 13. При этом увеличивается концентрация нефтепродуктов в воде, идущей на коалесцирующий элемент 8, при постоянном расходе воды через сливной клапан 4, т. е. чем ниже граница раздела сред, тем больше нефтепродуктов может попадать на коалесцирующий элемент 8, замасливания его и снижая тем самым эффективность работы. Снижение границы раздела фаз через поплавок 13, магнит 14, фокусирующее устройство 15 и капельку 16 ртути ведет к уменьшению сопротивления ниже номинального значения. При этом в блок управления клапаном 4 поступает сигнал на уменьшение его проходного сечения. Это ведет к уменьшению расхода воды через него, а следовательно, и через коалесцирующий элемент 8. В результате предотвращается замасливание элемента 8 и сохраняется его ресурс по очистке.

При подаче нефтеводяной смеси в корпус сепаратора со 100%-ным содерл :анием нефтепродуктов граница раздела опуститься настолько, что в коалесцирующий элемент 8 могут попасть нефтепродукты. Для предотвращения этого явления система управления клапана 4 спроектирована так,

что при достил ении границей раздела полол ения несколько выше предельно допустимого сопротивление становится таким, что клапан 4 закрывается. Расход воды через него, а следовательно, и через коалесцирующий элемент 8 прекращается. В блок управления клапаном 5 слива нефтепродуктов все время поступает сигнал на его открытие. Клапан 5 открывается по мере заполнения корпуса 1, т. е. при воздействии поплавка 18 на контакт 19.

На режимах с малым содержанием нефтепродуктов граница раздела сред поднимается вверх вместе с поплавком 13. При этом возникает опасность слива воды вместе с

отделенными нефтепродуктами через клапан 5 при его открывании. Для предотвращения этого явления системы управления клапаном 5 слива нефтепродуктов и электродвигателем насоса спроектированы следующим образом.

В результате повышения границы раздела фаз сопротивление увеличивается выше нормального значения и в блок управления

идет сигнал, разрывающий цепи питания клапана 5 и электродвигателя насоса. Тогда при заполнении корпуса сепаратора поплавок 18 воздействует на контакт 19 и открывает клапан слива нефтепродуктов, а

электродвигатель насоса останавливается.

Клапан слива 4 воды при этом открыт постоянно.

Устройство позволяет плавно изменять проходное сечение клапана слива воды в зависимости от положения раздела сред, что предотвращает замасливание коалесцирурсщего элемента. Кроме того, замена механических контактов постоянно замкнутым позволяет избежать залипання, подгорания и других нежелательных явлений, что повышает надежность работы сепаратора и повышает эффективность работы сепаратора в целом.

Формула изобретения

Устройство для регулирования работы сепаратора, содержащее поплавок с магнитом, подвижно установленный на вертикальной направляющей в виде трубы, блок

управления с клапанами подачи смеси в сепаратор и слива разделяемых фаз, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества разделения за счет повышения надежности работы устройства, труба выполнена из неэлектропроводного материала, заполнена магнитной жидкостью и снабжена вертикальными проволочными сопротивлениями, расположенными по высоте трубы, замкнутыми между собой каплей ртути и соединенными с блоком управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Брусельницкий Ю. М. Судовые устройства очистки трюмно-балластных вод от

нефтепродуктов. М., Судостроение, 1966, с. 150-154.

2.Патент Японии № 51-33302, кл. В 01D 17/00, 1976 (прототип).

Фиг.{

/)-Х

Фиг.З