УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
DEVICE FOR HYDROTHERMAL PROCESSING

Изобретение относится к устройствам для изготовления поглотительных кассет для снаряжения патронов в средствах защиты органов дыхания и может быть также использовано в комплексах и системах, где требуется гидротермическая обработка вещества или изделий.
Технология изготовления поглотительных кассет предусматривает использование эластичной подложки, пропитанной суспендированным в растворе полимера порошком поглотителя. Применение таких поглотительных кассет невозможно без удаления растворителя, в качестве которого чаще всего используются спирты, кетоны, сложные эфиры и другие органические растворители. Кроме того, в качестве поглотителей используются гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, которые требуется активировать путем их увлажнения и пропитки щелочными растворами для увеличения их химической активности к кислым газам, в частности к диоксиду углерода.
Известно устройство для дегазации вещества, включающее вертикальный цилиндрический корпус с конической верхней частью, в которой коаксиально установлена внутренняя камера эквидистантной формы, образующая своей наружной поверхностью совместно с корпусом кольцевую полость, сообщающуюся с патрубком подачи под давлением горячего воздуха, а внутренней поверхностью - камеру с наклонным, выполненным с отверстием днищем, в которой размещены вертикальная труба с отверстиями и дырчатые плиты (см. авторское свидетельство СССР 1724311, МПК B01D 19/00, 1992 г.).
Основным недостатком изобретения согласно авт.св. СССР 1724311 является низкая интенсивность процесса дегазации.
Наиболее близким по технической сути является принятое за прототип устройство для дегазации, включающее вакуумный резервуар, содержащий подающий патрубок для подачи газосодержащего вещества и отводящий патрубок для отвода дегазированного вещества, и распределитель потока газосодержащего вещества, расположенный в вакуумном резервуаре (Патент РФ №2496549, МПК B01D 19/00, 2013 г.). Устройство дополнительно содержит приемный резервуар, установленный под вакуумным резервуаром; питающий клапан, установленный в подающем патрубке; перепускной клапан, установленный между вакуумным резервуаром и приемным резервуаром и сообщающийся с ними, причем вакуумный резервуар выполнен с возможностью его вакуумирования и наддува через ниппель, расположенный в верхней части вакуумного резервуара; отводящий патрубок расположен в нижней части приемного резервуара; распределитель потока газосодержащего вещества выполнен в виде плоского диска, выполненного с возможностью вращения посредством электропривода, и расположен в верхней части вакуумного резервуара, а вакуумный и приемный резервуары каждый снабжены определительными средствами для определения уровня дегазируемого вещества в соответствующем резервуаре. Конец подающего патрубка направлен в сторону диска. Перепускной клапан сообщается с вакуумным и приемным резервуарами посредством приемного патрубка и выпускного патрубка соответственно. В отводящем патрубке установлены сливной клапан и кран. Устройство содержит пневмоцилиндры для управления питающим клапаном, перепускным клапаном и сливным клапаном соответственно.
Основными недостатками указанного устройства являются высокая материалоемкость, сложность изготовления дегазатора и поддержания процесса дегазации, а также высокая себестоимость изготовления и энергоемкость процесса дегазации.
Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно в использовании устройства дополнительно для увлажнения поглотительной кассеты и пропитки щелочными растворами, а также в улучшении качества дегазации, обеспечении непрерывности дегазации, снижении удельной материалоемкости, упрощении конструкции устройства и его изготовления и в повышении надежности работы устройства в целом.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для гидротермической обработки поглотительной кассеты, включающем резервуар, содержащий подающий патрубок для подачи газа и распределитель потока, расположенный в резервуаре, подающий патрубок соединен с побудителем расхода воздуха, подогревателем и парогенератором.
Резервуар может быть выполнен в виде корпуса, снабженного верхней и нижней крышками с центральными фиксаторами поглотительной кассеты, распределитель потока может быть выполнен в виде установленных в нижней крышке внутренней и внешней воронок, соединенных радиальными пластинами и установленных с зазором относительно днища нижней крышки.
Верхняя крышка может быть снабжена поворотным диском, причем в верхней крышке и поворотном диске выполнены окна и установлен штуцер отбора газа, соединенный с определяющим устройством.
Между корпусом и поглотительной кассетой может быть установлен обтюратор.
Корпус может быть заключен в теплоизоляционную оболочку.
Определяющее устройство может представлять собой хроматограф.
Соединение подающего патрубка с побудителем расхода воздуха, подогревателем и парогенератором обеспечивает удаление органического растворителя потоком горячего воздуха и осуществление обработки поглотительной кассеты паром, что обеспечивает экстрагирование паров органического растворителя и увлажнение поглотительной кассеты.
Выполнение резервуара в виде корпуса, снабженного верхней и нижней крышками с центральными фиксаторами поглотительной кассеты обеспечивает удобство установки и извлечения поглотительной кассеты для проведения процесса гидротермической обработки поглотительной кассеты.
Выполнение распределителя потока в виде установленных в нижней крышке внутренней и внешней воронок, соединенных радиальными пластинами и установленных с зазором относительно днища нижней крышки обеспечивает равномерность подачи паровой и газовой сред по всему сечению поглотительной кассеты, возможность удаления конденсата из поглотительной кассеты при ее обработке паром в свободный объем нижней крышки, а также возможность установки поглотительной кассеты на опорной поверхности, образованной радиальными пластинами с минимальным перекрытием витков с поглотителем. Наличие внутренней и внешней воронок исключает попадание конденсата в поглотительную кассету при изменении пространственного положения корпуса.
Снабжение верхней крышки поворотным диском, выполнение в верхней крышке и поворотном диске окон и установка штуцера отбора газа, соединенного с определяющим устройством обеспечивает повышение надежности работы устройства для гидротермической обработки за счет исключения подсоса окружающего воздуха. Наличие штуцера отбора газа, соединенного с определяющим устройством, позволяет повысить производительность устройства за счет более точного определения времени окончания этапов обработки кассеты.
Установка между корпусом и поглотительной кассетой обтюратора обеспечивает герметичную установку поглотительной кассеты в корпусе и повышение надежности работы устройства.
Заключение корпуса в теплоизоляционную оболочку обеспечивает снижение энергетических затрат на гидротермическую обработку за счет исключения потерь тепла. Одновременно достигается повышение качества обработки за счет создания равномерного температурного поля в кассете при ее обработке.
Выполнение определяющего устройства в виде хроматографа обеспечивает контроль полноты удаления органического растворителя из поглотительной кассеты до заданного уровня, что обеспечивает увеличение производительности устройства.
На чертежах изображены:
На фиг.1 изображена схема предложенного устройства для гидротермической обработки;
На фиг.2 изображен корпус с поглотительной кассетой в разрезе;
на фиг.3 изображена нижняя крышка корпуса в разрезе;
на фиг.4 изображено сечение по A-A фиг.1;
на фиг.5 изображена верхняя крышка в разрезе;
на фиг.6 изображено то же, что на фиг.5, вид сверху;
на фиг.7 изображен стяжной хомут, вид по стрелке Б;
на фиг.8 показано сечение по B-B, фиг.7;
на фиг.9 показана выноска I фиг.7.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. корпус;
2. крышка нижняя;
3. крышка верхняя;
4. патрубок входной;
5. побудитель расхода;
6. фильтр поглотительный;
7. нагреватель воздуха;
8. парогенератор;
9. штуцер;
10. определяющее устройство;
11. поглотительная кассета;
12. обтюратор;
13. клиновой затвор;
14. центральный фиксатор;
15. трубка центральная;
16. лист поглотителя;
17. сетка дренажная;
18. фланец клиновой;
19. воронка внутренняя;
20. воронка внешняя;
21. пластина радиальная;
22. пластина опорная;
23. винт;
24. лента;
25. клиновой элемент;
26. зажим;
27. поворотный диск;
28. ручка;
29. окно;
30. кольцевой стопор.
Устройство для гидротермической обработки (см. фиг.1) включает корпус 1 с нижней крышкой 2 и верхней крышкой 3, снабженный входным патрубком 4. Входной патрубок 4 соединен с побудителем расхода 5 фильтром поглотительным 6, нагревателем воздуха 7 и парогенератором 8. На верхней крышке 3 установлен штуцер 9, соединенный с определяющим устройством 10. В корпусе 1 установлена поглотительная кассета 11, которая уплотняется относительно корпуса 1 обтюратором 12. Крышки 2 и 3 соединяются с корпусом 1 посредством клиновых затворов 13 и каждая из них снабжена центральным фиксатором 14. Последние входят в центральную трубку 15 поглотительной кассеты 11, содержащую лист поглотителя 16 и сетку дренажную 17, по спирали намотанные на центральную трубку 15. Поглотительный лист 16 содержит подложку из полипропиленового нетканого материала (спанбонда), пропитанную суспендированным в растворе полимера порошком поглотителя (гидроксид кальция в растворе фторопласта Ф-42 в ацетоне или этилацетате). Показанная на фиг.3 и 4 крышка нижняя 2 содержит фланец клиновой 18, воронку внутреннюю 19 и воронку внешнюю 20. Между упомянутыми воронками установлены пластины радиальные 21. В воронке внутренней 19 установлен центральный фиксатор 14 с помощью пластины опорной 22 и винта 23. Клиновой затвор 13 выполнен в виде ленты 24, на которой закреплены клиновые элементы 25 и концы которой соединяются зажимом 26. В расточках верхней крышки 3 закреплен центральный фиксатор 14 и установлен поворотный диск 27 с расположенной в верхней части ручкой 28. В верхней крышке 3 и поворотном диске 27 выполнены окна 29. Поворотный диск 27 установлен в верхней крышке 3 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и закреплен на центральном фиксаторе 14 кольцевым стопором 30.
Рабочий цикл гидротермической обработки поглотительных кассет в предлагаемом устройстве имеет следующие этапы.
Этап 1 (Продувка подогретым воздухом для удаления основной массы растворителя). Поглотительная кассета 11 устанавливается в корпусе 1 с закрепленным на нем нижней крышкой 2 так, чтобы центральная трубка 15 села на закрепленный на опорной пластине 22 винтом 23 центральный фиксатор 14, а нижний торец поглотительной кассеты вошел в контакт с обтюратором 12 и торцами радиальных пластин 21. Затем устанавливается верхняя крышка 3, при этом в центральную трубку 15 сверху вводится центральный фиксатор 14, закрепленный на поворотном диске 27 стопорным кольцом 30. На совмещенные клиновые фланцы 18 устанавливается клиновой затвор 13 и с помощью винтового зажима 26 создается натяжение ленты 24, которая клиновыми элементами 25 стягивает клиновые фланцы 18 корпуса 1 и верхней крышки 3. Побудителем расхода 5 воздух подается в фильтр поглотительный 6, из которого очищенный от диоксида углерода воздух поступает в нагреватель воздуха. Нагретый до температуры (100±10)°C воздух через патрубок 4 подается в полость нижней крышки 2, из которой через зазор между воронками 19 и 20 подается на торец поглотительной кассеты 11, откуда воздух проходит между витками поглотительного листа 16 через зазоры, образованные витками дренажной сетки 17, на которой воздушный поток турбулизуется и омывает поверхность поглотительного листа 16 с обеих сторон. При этом происходит испарение растворителя и удаление его вместе с потоком горячего воздуха через щель, образованную окнами 29, выполненными в верхней крышке 3 и поворотном диске 27. Величина зазора может регулироваться поворотом поворотного диска 27 с помощью ручки 28 для образования небольшого подпора внутри корпуса, для исключения подсоса воздуха. Эффективность удаления органического растворителя определяется с помощью определяющего устройства 10, подсоединенного к устройству через штуцер 9.
Этап 2. (Обработка паром для экстрагирования паров органического растворителя и увлажнения поглотительной кассеты). После снижения концентрации растворителя в сбрасываемом воздухе до заданной величины отключается побудитель расхода 5 и нагреватель воздуха 7 и включается парогенератор 8. Генерируемый пар через патрубок 4 подается в полость нижней крышки 2, из которой через зазор между воронками 19 и 20 подается на торец поглотительной кассеты 11, откуда пар проходит между витками поглотительного листа 16 через зазоры, образованные витками дренажной сетки 17, и омывает поверхность поглотительного листа 16 с обеих сторон. При этом происходит экстракция остатков растворителя и удаление его вместе с потоком пара через щель, образованную окнами 29, выполненными в верхней крышке 3 и поворотном диске 27. Величина зазора может регулироваться поворотом поворотного диска 27 с помощью ручки 28 для образования небольшого подпора внутри корпуса, для исключения подсоса воздуха. Вода, сконденсированная в процессе паровой обработки, стекает в полость нижней крышки 2, из которой удаляется после выгрузки поглотительной кассеты 11.
Этап 3. (Продувка подогретым воздухом для удаления из поглотительной кассеты капельной влаги). После паровой обработки поглотительная кассета продувается подогретым воздухом для удаления капельной влаги и удаления следов растворителя из кассеты и образованных экстрагированными парами растворителя и водой азеотропов. Процесс осуществляется при отключенном парогенераторе 8 аналогично описанному в этапе 1. Продолжительность продувки и температура определяются опытным путем.
Этап 4. (Пропитка поглотительной кассеты щелочным раствором). Для активирования поглотительного материала в кассету подается щелочной раствор. Для проведения пропитки готовится 15-20% масс, раствор гидроксида калия. При отключенном побудителе расхода и открытых окнах 29 на верхний торец поглотительной кассеты малыми порциями выливается пропиточный раствор, который, стекая по листу поглотителя, пропитывает его. Излишек щелочного раствора сливается в полость нижней крышки 2.
Этап 5. (Продувка подогретым воздухом).
После пропитки поглотительной кассеты щелочным раствором необходимо регулировать влажность поглотительного материала. Для этого кассета продувается подогретым воздухом до достижения оптимальной влажности. Процесс осуществляется при отключенном парогенераторе 8 аналогично описанию выполнения этапа 1. Продолжительность продувки и температура определяются опытным путем.
Использование изобретения обеспечивает удаление растворителя из поглотительной кассеты, позволяет повысить производительность устройства для гидротермической обработки, сократить энергетические затраты и упростить конструкцию.