Сепаратор Советский патент 1981 года по МПК C02F1/48 B01D35/06 C02F1/40 C02F103/34 

(54 ) СЕПАРАТОР

Изобретение относится к процессам разделения жидких сред и может использоваться, например, в системах очистки трюмно-балластных вод на судах. Известный сепаратор предетвляет собой цилиндрический корпус с размещенно в центральной части трубой, по которой пропускается большой силы ток, в десятки тысяч ампер, и охлаждаемая среда. Магнитное поле, созданное током в этой трубе, будет иметьтрадиент, направленный к центру корпуса, вследствие чего загрязнения, которым предваритель но приданы магнитные свойства, будут перемешаться к центру корпуса, а очищенная среда будет поступать в канрлы отвода по отдаленным внешним полостям рабочего объема. Загрязнения, притянутые к трубе с током, нагреваются, уменьшая свою вязкость, и стекают вниз в центральной части к каналам отвода р Недостатком известного устройства 51вляется небольшая его эффективность в работе. Целью изобретения является сокрадвние расходов энергии для создания магнитного поля и улучшение условий очист- ки, а также обеспечение регулирования теплообмена. Поставленная цель достигается тем, что источник магнитного поля вьшолнен в виде катуйжи с коническим отверстием, в котором расположен с зазором распрвделвтель с выполненными в нем каналами, сообщакйщимися с одной стороны с зазором, а с другой стороны с каналом отвода загрязнений, при этом врасгфеделителе размещен нагреватель. Распределитель вьшолнен подвижным, а в полости между ним и нагревател«(Л раамеш@1а жидкость с высоким коэффициентом теплопередачи, наприм ртуть. На чертеже показан о&ций вид сепаратора. Сепаратор содержит корпус I с укрепленной в нем катушкой 2, внутреннее от верстие а которой имеет коническую форму. Распределитель 3, коюпсеская на- ружная поверхность которого сопрягается с внутренним отверстием а катушки 2, снабжен емкостью, в которой расположен канал 4 отвода нефтепродуктов. В нижней части канала 4 нагреватель 5 с датчиком 6 температуры. Канал 4 сообщается с рабочей полостью б сепаратора через отверстия 7, каналы в и г в распределителе 3 и через зазор между коническими поверхностями отверстия а катушки 2 и распределителя 3, Емкость распределителя 3 заполнена ртутью 8, а в верхней части заканчивается кольцевым постояннь1М магнитом 9. Рабочая полость б сепара тора соединена с патрубком Ю ввода очищаемой среды через раструб 11. Пат рубок 12 отвода очищенной среды расположен в нижней части корпуса I, а патрубок 13 отвода нефтепродуктов - в вер ней части канала 4. Работа сепаратора заключается в сле дующем. При пропускании постоянного тока через электрическую катушку 2 вдоль ее оси создается магнитное поле с градиентом, направленным вниз. Градиент магнитного ноля в данном случае обеспечивается за счет нарастающего сверху вни количества витков катушки 2 на каркасе с конической формой отверстия а. Через патрубок 10 по раструбу II в верх нюю часть конического отверстия а катушки 2 подается вода, загрязненная нефтепродуктами, в которых предварител но растворяют магнитную жидкость на основе кфосина. Нефтепродукты приобре тают за счет магнитной жидкости магнитные свойства, перемещаются магнитным полом в. направлении, совпадакяцем с направлением его градиента. Нефтепро дукты, попадая в зазор между коническими поверхностями а катушки 2 и распределителя 3, будут подогреваться за счет тепла, передаваемого от электрического нагревателя 5 , I Магнитные частицы, растворенные в нефтепродуктах, имеют точку Кюри, несколько превышающую максимальную TeKftt aTypy воды, подаваемую для очистки. Поэтому при нагреве нефтепродуктов выше температуры точки Кюри мЕо нитные частицы, растворенные в них подогреваясь, теряют свои магнитные свойства , вследствие этогоf подогреты нефтепродукты уже не будут взаимодействовать с магнитным полем и через каналы в к г, а также через отверс тия 7 будут вытесняться новыми порцияи нефтепродуктов с еще не потерявшими свои магнитные свойства частицами. Нефтепродукты будут отводиться из сепаратора через канал 4 и патрубок 13. Количество ртути 8, заполненной в нижней части емкостк распределителя 3, подобрано таким, что при его крайнее нижнем положении ее уровень ниже края канала 4, а при крайнем верхнем положении ртуть 8 вытесняется из нижней части емкости и заполняет зазор между распределителем 3 и наружной поверхностью канала 4 на всем протяжении расположенного в нем нагревателя 5. Интенсивность нагрева нефтепродуктов в зазоре между распределителем 3 и конической поверхностью а катушки при крайнем нижнем положении распределителя будет определяться в основном нефтепродуктами, расположенными между ним и наружиой поверхностью канала 4 с нагревательным элементом 5. При увеличении интенсивности поступления нефтепродуктов в зазор все их количество не будет успевать прогреваться до температуры точки Кюри, вследствие чего накопившаяся магнитная жидкость, взаимодействуя с магнитным полем катугшш 2, создает силу, которая поднимает распределитель 3. При изменении положения распределителя 3 ртуть 8 вытесняется в зазор между распределителем и каналом 4 с электрическим нагревателем 5, заменяя в этом зазоре нефтепродукты. Так как теплопроводность ртути 8 в десятки раз выше теплопроводности нефтепродуктов, то и интенсивность нагрева, а следовательно, и скорость отвода нефтепродуктов будут увеличиваться. Максимальная интенсивность нагрева будет соответствовать крайнему верхнему положению распределителя 3, при котором зазор между ним и каналом 4 заполнится ртутью 8 по всей длине нагревателя 5. Таким образом интенсивность нагрева будет находится в соответствии с необходимой скоростью отвода нефтепродуктов. Поддержание необходимого теплового режима нагревателя 5 может осуществляться при помощи датчика 6 температуры. Кольцевой постоянный магнит 9 в верхней части распределителя концентрирует магнитную жидкость в зазоре между распределителем 3 и наружной поверхностью канала 4, осуществляя герметизацию путей отвода нефтепродуктов от рабочего объема б. Магнитвая составляющая магнитной жядкости в этой части распределителя 3 не будет нагреваться до температуры точки Кюри, так как по ток более холодной воды с нефтепродуктами направлен из раструба 11 непосредственно в терец распределителя 3, где размещено уплотнение.

Таким образом, для создания градиента поля нет необходимости в источнике тока большой величины, а может быть использован стандартный источник напряжения. Кроме того, такое решение позволяет регулировать тепловой режим работы сепаратора. При этом сепаратор потребляет только оптимальное количество энергии для подогрева нефтепродуктов, обеспечивая при этом качественную очистку воды и отделение от нее нефтепродуктов. Формула изобретения

I. Сепаратор, сод жаший корпус с размешенным в нем нагревателем, электромагнитной катушкой, каналом для отвода очищаемой среды с растворенной в ней магнитной жидкостью, каналом для отвода очищенной среды и каналом для отвода загряэвеняй . с магнитной жидкостью, о т л и ч а и и с я т&л, что, с целью сокращения расхода энерпш для создания магнитного поля и подогрева и улучшения условий очистки, эл стромбц нитная катушка выполнена с коническим отв ютием и снабжена распределителем с каналами, соединяющими пространств между катушкой к распределителем н канал отвода загрязнений, при этом нагреватель расположен в распределителе.

Источники шфэрмации, принятые во внимание при экспертизе

I. Патент США № 38О6449, кл. С О2 В 9/О2, опублик. 1971 (прототип),,

/

J