БЛОК ОСУШКИ И ДЕГАЗАЦИИ
DRYING AND DEGASSING UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам для очистки рабочих и диэлектрических жидкостей (масел и топлив) от дисперсной и растворенной воды.
Уровень техники
Из уровня техники известен аппарат для сушки изоляционных (трансформаторных) масел, содержащее вакуумный бак, вакуумный насос, насосы подачи/откачки масла, форсунку, подвод для воздуха под форсунку, пакет, состоящий из сплошных и сетчатых колпаков (наиболее близкий аналог - SU1771796 A1, опубл. 30.10.1992).
Недостатком данной конструкции является очень сложный в производстве вакуумный бак, наличие в баке дополнительных элементов (сплошных и сетчатых колпаков), усложняющих конструкцию, малый полезный объем вакуумного бака, низкая производительность по прокачке масла, низкое пробивное напряжение трансформаторного масла после осушки, крупная дисперсия масляного потока при выходе из распыляющей форсунки и как следствие малоэффективная осушка масла от растворенной в масле воды.
Раскрытие изобретения
Техническая задача заключается в создании устройства, способного эффективно выполнять осушку и дегазацию рабочих и диэлектрических жидкостей.
Технический результат заключается в повышении эффективности осушки и дегазации рабочих и диэлектрических жидкостей, увеличении полезного объема вакуумного бака без увеличения его габаритов, уменьшении дисперсности жидкости, распыляемой из форсунки, упрощении конструкции.
Технический результат достигается за счет того, что блок осушки и дегазации рабочих и диэлектрических жидкостей содержит вакуумный бак, форсунку с распылителем, расположенную в вакуумном баке, подающий гидравлический насос, соединенный посредством трубопровода с форсункой, откачивающий гидравлический насос, соединенный посредством трубопровода с баком, вакуумный насос, соединенный посредством трубопровода с баком, при этом форсунка расположена в нижней части вакуумного бака, вертикально, распылителем вверх, и состоит из тройника с нижним подводом для масла и с боковым подводом для воздуха, смесительной камеры, выполненной над тройником и распылителя, выполненного над смесительной камерой.
Давление на входе жидкости в форсунку составляет не менее чем 6 атм.
Форсунка установлена герметично в нижней части вакуумного бака, таким образом, что что верхняя ее часть с распылителем находится внутри бака, а нижняя ее часть с тройником, с подводами масла, воздуха и смесителем, расположена снаружи бака.
Давлении в вакуумном баке составляет не выше -0.8 атм.
Температура жидкости, подаваемой в бак, составляет 45 - 95° С.
В форсунке установлены две планшайбы с отверстиями, одна из которых для масла, а другая для воздуха.
Планшайба для масла установлена на конце трубки для масла перед смесительной камерой, с выполненным центральным отверстием для прохождения через него масла в смесительную камеру.
Планшайба для воздуха установлена герметично в верхней части тройника с выполненным центральным отверстием для прохождения сквозь нее трубки для масла и отверстиями, выполненными по окружности (вокруг центрального отверстия) для прохождения через них воздуха в смесительную камеру. Подача воздуха идет сразу в смесительную камеру, что позволяет получать более мелкодисперсный туман.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – Общая схема блока осушки и дегазации;
Фиг. 2 – Схематичное изображение форсунки в сборе;
Фиг. 3 – Схематичное изображение форсунки в разборе;
Фиг. 4 – Схематичное изображение внутренней конструкции форсунки.
Осуществление изобретения
Заявленное устройство предназначено для очистки любых диэлектрических жидкостей, диэлектрическая проницаемость которых 1-3 ед, например, масел, топлив.
Блок осушки и дегазации включает в себя: вакуумный бак 1 с форсункой 4, соединенные с вакуумным баком посредством трубопроводов подающий гидравлический насос 2, откачивающий гидравлический насос 3, вакуумный насос 5.
Вакуумный бак 1 выполнен в форме цилиндра, с постоянным диаметром по высоте, из, например, любого известного металла, в том числе нержавеющего. Верхнее и нижнее днища могут быть выполнены, как плоскими, так и выпуклыми (торосферическими, элиптическими). В верхней части бака 1 может находиться устройство пеногашения.
Форсунка 4 состоит из тройника 6 с нижним подводом 10 для масла и с боковым подводом 11 для воздуха, корпуса 9 смесительной камеры 15, выполненной над тройником, распылителя 7 с соплом 8 над корпусом 9 смесительной камеры 15. При этом форсунка 4 установлена герметично в нижней части вакуумного бака 1 (в днище), вертикально, распылителем 7 вверх, таким образом, что что верхняя ее часть с распылителем 7 и соплом 8 находится внутри бака 1, а нижняя ее часть с тройником 6, с подводом 10 мосла, подводом 11 воздуха и смесителем 9, расположена снаружи днища бака.
В форсунке 4 установлены две планшайбы 12,13 с отверстиями (одна для масла, другая для воздуха).
Планшайба 12 для масла установлена на конце трубки 14 для масла перед смесительной камерой 15, с выполненным центральным отверстием для прохождения через него масла в смесительную камеру 15.
Планшайба 13 для воздуха установлена герметично в верхней части тройника 6 с выполненным центральным отверстием для прохождения сквозь нее трубки 14 для масла и отверстиями, выполненными по окружности (вокруг центрального отверстия) для прохождения через них воздуха в смесительную камеру 15. Подача воздуха идет сразу в смесительную камеру 15, что позволяет получать более мелкодисперсный туман.
Распылитель 7 форсунки находится над смесительной камерой, выше уровня обрабатываемой жидкости откачиваемой насосом из вакуумного бака 1. Соединение всех элементов форсунки между собой – сварное.
С внешней стороны нижнего днища бака, соосно отверстию для установки форсунки приварена шайба, во внутреннюю резьбу которой ввинчена форсунка (на верхней внешней стороне смесительной камеры выполнена внешняя резьба)
Подающий гидравлический насос 2, с помощью которого подается масло в форсунку 4, соединен посредством трубопровода (магистрали), выполненного из нержавеющей гофротрубы  со входом (нижним подводом 10 тройника 6) форсунки 4.
Откачивающий гидравлический насос 3 соединен посредством трубопровода, выполненного из нержавеющей гофротрубы, с отверстием, выполненным в нижней части вакуумного бака 1 (в днище) и предназначен для удаления обработанного (осушенного) масла из вакуумного бака 1 и поддержания уровня масла в вакуумном баке ниже уровня распылителя 7 с соплом 8 форсунки.
Вакуумный насос 5 посредством трубопровода соединен с вакуумным баком 1 в верхней его части и предназначен для удаления подаваемого через форсунку 4 воздуха вместе со вскипевшей в вакууме водой и поддержания в вакуумном баке 1 давления не более -0.8 атм.
За счет вакуума в баке, через боковой подвод 11 тройника 6, из атмосферы через воздушный фильтр (не показан) по гофротрубе, в форсунку поступает воздух. Количество поступающего воздуха регулируется с помощью регулятора натекания (не показан), расположенного на гофротрубе.
Для более мелкой дисперсии осушаемого масла давление жидкости на входе в форсунку, подаваемое подающим насосом, должно быть не менее чем 6 атм. Смешение масла с воздухом внутри форсунки обеспечивает разбивку струи до состояния масляного тумана. Подаваемый через форсунку воздух вместе со вскипевшей в вакууме водой удаляется вакуумным насосом, который поддерживает в вакуумном баке давление не более -0.8 атм. Обработанное (осушенное) масло удаляется из вакуумного бака откачивающим насосом, поддерживая уровень масла в вакуумном баке ниже уровня распылителя форсунки.
Устройство работает следующим образом.
Масло, подающим насосом 2, под давлением не менее 6 атм., по трубопроводу (например, гофротрубе) через нижний подвод 10, подается на тройник 6 форсунки 4, расположенной в баке 1 вертикально, распылителем 7 вверх. За счет вакуума в баке 1, через боковой подвод тройника, из атмосферы через воздушный фильтр (не показан) по трубопроводу, в форсунку 4 поступает заданное количество воздуха, регулируемое с помощью регулятора натекания (не показан), расположенного на трубопроводе. Через отверстия планшайб 12,13, расположенных в тройнике 6, масло с воздухом попадают в смесительную камеру 15, смешиваются и далее через распылитель 7 с соплом 8, полученная смесь распыляется в бак 1 в виде мелкодисперсного масляного тумана. В отличии от наиболее близкого аналога подача воздуха идет сразу в смесительную камеру, а не под форсунку, что позволяет получать более мелкодисперсный туман. В баке 1 с помощью вакуумного насоса 5 поддерживается давление не выше -0.8 атм., за счет чего происходит нагрев смеси и испарение дисперсной и растворенной воды, которая удаляется вакуумным насосом 5. Насосом 3 из отверстия, выполненного снизу бака 1, по трубопроводу, откачивается осушенное и дегазированное масло, поддерживая уровень масла в баке 1 не выше распылителя 7 форсунки. Вакуумным насосом 5 и смесительной камерой 15 форсунки 4 поддерживается баланс подаваемого в форсунку воздуха и удаляемого из бака воздуха, обогащенного испарившейся из масла водой. Таким образом, на входе в устройство подается обводненное масло, на выходе получается осушенное масло и влажный воздух, удаляемый вакуумным насосом.
При работе заявленного устройства максимальная эффективность осушки и дегазации достигалась при давлении жидкости на входе в форсунку не менее чем 6 атм., постоянном расходе масла 2 м3/ч, температуре жидкости (масла) 45 - 95° С и при давлении в вакуумном баке не выше -0.8 атм.
При давлении жидкости на входе в форсунку менее чем 6 атм., форсунка не выходила на режим, в баке образовывался не масляный туман, а крупнодисперсная взвесь, что приводило к снижению эффективности осушки и дегазации. При давлении жидкости на входе в форсунку 18 атм (максимальное давление которое было испытано), гофротрубы начинали выходить из строя, при этом значительного улучшения процесса образования масляного тумана не происходило. При постоянном расходе масла менее 2 м3/ч вакуумный насос начинал захлебываться маслом и в баке не образовывался масляный туман, а при постоянном расходе масла более 2 м3/ч требовался более мощный вакуумный насос с большей производительностью, что привело бы к увеличению габаритов и материалоемкости. При температуре жидкости (масла) менее 45° С необходим был дополнительный нагреватель, усложняющий конструкцию, а при температуре масла выше 95° С масло начинало терять свои свойства и разрушаться.
В отличии от наиболее близкого аналога заявленное устройство обеспечивает высокую производительность по прокачке масла (2 м3/ч против 0.5 м3/ч у аналога), более высокое пробивное напряжение трансформаторного масла после осушки (86,8 кВ против 59кВ у аналога)
За счет выполнения вакуумного бака более простой конструкции, с постоянным диаметром по высоте, расположения форсунки распылителем вверх, подачи жидкости подающим насосом на входе в форсунку под давлением не менее чем 6 атм, и добавления воздуха в форсунку для его смешивания с маслом, обеспечивается увеличение полезного объема вакуумного бака без увеличения габаритов вакуумного бака, обеспечивается уменьшение дисперсности масла, распыляемого из форсунки, тем самым повышается производительность и эффективность осушки и дегазации рабочих и диэлектрических жидкостей.