ЕМКОСТЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ В СОСТАВЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к устройствам очистки жидкостей и предназначена для получения особо чистых кислот и дистиллированной воды в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Из уровня техники известна ёмкость для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ, содержащая емкость для перегоняемой жидкости, корпус холодильника с вертикальными боковыми стенками, расположенный сверху емкости для перегоняемой жидкости, кольцеобразный сборник конденсата, расположенный между емкостью для перегоняемой жидкости и корпусом холодильника, кожух холодильника, охватывающий корпус холодильника с его внешней стороны, герметичный штуцер, один конец которого выполнен с возможностью соединения с трубкой для подачи перегоняемой жидкости в емкость для перегоняемой жидкости, а другой конец выполнен с возможностью соединения с воронкой, штуцер, имеющий возможность соединения с устройством для подачи охлаждающей жидкости в кожух холодильника, герметичный штуцер, один конец которого выполнен с возможностью соединения с кольцеобразным сборником конденсата, а другой конец выполнен с возможностью соединения с трубкой и приемной бутылью для сбора конденсата (RU 174041, 03.05.2017).
Данная конструкция имеет один существенный недостаток, заключающийся в невозможности контролировать уровень перегоняемой жидкости. Следствием этого является разрушение нижней емкости от перегрева в случае полного испарения жидкости.
Особенности систем получения чистых кислот  перегонкой заключаются в невозможности использования любых датчиков уровня, в конструкции которых содержится металл даже в минимальных количествах. Применение термопар или термодатчиков в оболочках из фторопласта вследствие низкой теплопроводности последнего исключено из-за очень большой инерционности получаемой системы («прогорание» дна емкости происходит в несколько раз быстрее, чем срабатывает защита).
Техническая проблема, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в расширении арсенала средств контроля уровня кипящей жидкости в системе перегонки.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, заключается в повышении эффективности очистки жидкостей и безопасности перегонки кислот за счет обеспечения контролирования уровня перегоняемой жидкости для предотвращения разрушения нижней емкости от перегрева в случае полного испарения жидкости.
Указанный технический результат достигается в устройстве для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ, состоящей из ёмкости для очищаемой кислоты со стаканом для сбора конденсата, холодильником и поплавком, соединенным с центральной трубкой и штоком, с закрепленными на нем датчиком контроля уровня перегоняемой жидкости, расположенным снаружи устройства для очистки жидкости, и защитного кварцевого стакана, внутри которого расположен на основании ИК-нагреватель, при этом датчик контроля уровня перегоняемой жидкости содержит магнит и геркон.
Датчик контроля уровня перегоняемой жидкости расположен снаружи устройства для очистки жидкости без возможности его контактирования с кислотой, при этом магнит размещен в оболочке, а геркон установлен в корпус втулки, на которой установлена крышка с боковой плоской поверхностью, препятствующая проворачиванию магнита.
Ёмкость для очищаемой кислоты может быть выполнена с возможностью частичного захода в защитный кварцевый стакан, а корпус холодильника - с по меньшей мере одним штуцером.
Стакан для сбора конденсата имеет штуцер для вывода конденсата для соединения посредством фторопластовой трубки для конденсата с приёмной бутылкой.
Центральная трубка может быть выполнена из фторопласта и предназначена для подачи перегоняемой жидкости в емкость для очищаемой кислоты.
Дополнительно защитный кварцевый стакан с внешней стороны имеет лампу подсветки уровня.
Дополнительно ёмкость для очищаемой кислоты, в нижней части, имеет риски минимального и максимального уровня и может быть частично покрыта термооболочкой вместе со стаканом для сбора конденсата.
Дополнительно поплавок представляет собой перевернутый купол («водолазный колокол»), внутри которого постоянно расположены насыщенные пары очищаемой (перегоняемой) жидкости и шарнирно соединенный со штоком и выполненный с возможностью движения по центральной трубке.
Отличительными признаками заявленного решения от аналога является то, что в конструкции предусмотрена возможность контролирования уровня перегоняемой жидкости для предотвращения разрушения устройства для очистки жидкости от перегрева в случае полного испарения жидкости за счет использования датчика контроля уровня перегоняемой жидкости, расположенного снаружи устройства для очистки жидкости без возможности его контактирования с кислотой и состоящего из с закрепленных на штоке магнита и геркона, которые вместе с соединенным со штоком поплавком образуют устройство контролирования уровня перегоняемой жидкости. При этом магнит и геркон находятся снаружи устройства для очистки жидкости (системы) и не контактируют с кислотой.
Дополнительно, выполнение поплавка в виде перевернутого купола, внутри которого постоянно находятся насыщенные пары перегоняемого вещества, и шарнирного его соединения со штоком с возможностью возвратно-поступательного (вверх-вниз) движения поплавка по центральной трубке, позволяет исключить переворачивание поплавка, при этом магнит находится в оболочке, а геркон спрятан в корпус втулки, на которой устанавливается крышка с боковой плоской поверхностью для препятствования проворачивания магнита и правильного расположения (и перемещения) магнита на втулку.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена в разрезе устройство для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ; на фиг. 2 - внешний вид наружной части датчика уровня перегоняемой жидкости.
Принятые обозначения:
1 - пробка.
2 - центральна (фторопластовая) трубка.
3 - штуцер для вывода конденсата.
4 - защитная гайка.
5 - фторопластовая трубка для конденсата.
6 - крышка-затвор.
7 - приемная бутыль.
8 - основание.
9- защитный кварцевый стакан.
10 - ИК-нагреватель.
11- лампа подсветки уровня.
12 - емкость для очищаемой кислоты.
13 - риски минимального и максимального уровня.
14 - стакан для сбора конденсата.
15 - холодильник.
16 - штуцеры холодильника.
17 - оболочка (держатель) магнита.
18 - крышка втулки.
19 - втулка геркона.
20 - шток.
21 - поплавок.
22 - термооболочка.
Устройство для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ содержит ёмкость 12 для очищаемой кислоты (перегоняемой жидкости), имеющая вертикальные боковые стенки (ёмкость 12 выполнена цилиндрообразной), переходящие в стакан 14 для сбора конденсата, на котором сверху коаксиально установлен холодильник 15, корпус которого выполнен с вертикальными боковыми стенками и штуцерами 16. Поверх корпуса холодильника 15 установлен геркон во втулке 19, имеющей крышку 18 с боковой плоской поверхностью, внутри которой в оболочке (на держателе) 17 размещен магнит и пробка 1, при этом крышка 18 препятствует проворачиванию магнита.
Таким образом геркон и магнит расположены снаружи устройства для очистки жидкости, то есть без возможности его контактирования с кислотой, и образуют датчик контроля уровня перегоняемой жидкости.
Через ёмкость 12 для очищаемой кислоты, стакан 14 для сбора конденсата и холодильник 15 проходит центральная трубка 2, на которой размещен с возможностью перемещения по ней поплавок 21, соединенный шарнирно со штоком 20 (для исключения переворачивания поплавка 21), проходящим параллельно центральной трубке 2 и насквозь ёмкость 12 для очищаемой кислоты, стакан 14 для сбора конденсата, холодильник 15, пробку 1, втулку 19 геркона с крышкой 18 и оболочку 17 магнита (магнит в оболочке установлен на штоке 20). Центральная трубка 2 выполнена из фторопласта и предназначена для подачи перегоняемой жидкости в ёмкость 12 для очищаемой кислоты, в нижней части которой выполнены риски 13 минимального и максимального уровня. При этом ёмкость 12 для очищаемой кислоты со стаканом 14 для сбора конденсата частично покрыты термооболочкой 22.
Поплавок 21 может представлять собой перевернутый купол («водолазный колокол»), внутри которого постоянно находятся насыщенные пары перегоняемого вещества. Конструкция поплавка 21 в виде колокола вызвана тем, что классический герметичный поплавок (шарик) при возрастании температуры, связанной с нагревом жидкости до кипения, разрушится из-за расширения воздуха, находящегося внутри.
Ёмкость для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ также содержит защитный кварцевый стакан 9, внутри которого расположен на основании 8 ИК-нагреватель 10. В защитный кварцевый стакан 9 частично заходит ёмкость 12 для очищаемой кислоты. Защитный кварцевый стакан 9 с внешней стороны имеет лампу 11 подсветки уровня.
Стакан 14 для сбора конденсата выполнен со штуцером 3 с защитной гайкой 4 для вывода конденсата, соединенный через фторопластовую трубку 5 для конденсата с приёмной бутылкой 7, имеющую крышку-затвор 6.
При заполнении устройства для очистки жидкости в составе установки для получения особо чистых веществ крышка 18 удаляется, и перегоняемая жидкость заливается через воронку по центральной трубке 2 в ёмкость 12 для очищаемой кислоты, которая снизу нагревается ИК-нагревателем 10. Через штуцер 16 в холодильник 15 подается охлаждающая жидкость (вода), при этом происходит охлаждение корпуса холодильника 15, который является верхней частью замкнутой ёмкости 12 для очищаемой кислоты. Испаряемая жидкость при охлаждении образует конденсат, который попадает в стакан 14 для сбора конденсата, а оттуда через герметичный штуцер 3 и трубку 5 стекает в приемную бутыль 7, при этом поплавок 21 опускается и воздействует на шток 20, ка котором установлены геркон и магнит. При опускании магнита (при падении уровня жидкости) в нижней точке срабатывает геркон, спрятанный в корпус втулки 19, и ИК-нагреватель 10 отключается. Положение магнита на штоке устанавливается в зависимости от требований по минимальному разрешенному уровню перегоняемой жидкости.
Использование поплавка в виде перевернутого купола позволяет дополнительно повысить безопасность перегонки кислот. В этом случае система работает следующим образом.
1. После выключения нагревателя температура жидкости падает, вследствие чего снижается давление насыщенного пара внутри поплавка. Жидкость заполняет поплавок, и он тонет, гарантированно препятствуя повторному включению нагревателя. Запустить систему перегонки можно, только приподняв поплавок (чтобы он снова оказался пустым), при этом уровень жидкости должен быть достаточным. Таким образом, перегонку можно возобновить, только потянув шток с магнитом наверх (как в оружии, «передернув затвор»).
2. Если в процессе перегонки температура жидкости упала (например, из-за нарушения питания нагревателя), то поплавок также опустится, отключив нагреватель, а электронная система подаст звуковой и световой сигналы, указывая на отклонение процесса от заданного.
Предлагаемое решение очень технологично и может быть реализовано при минимальных затратах с использованием широко распространенного станочного оборудования.
Сигнал от геркона поступает в электронный блок, находящийся вне зоны перегонки, который позволяет регулировать температуру нагрева (перегонки) жидкости, а также выключать нагреватель и информировать лаборанта звуковыми и световыми сигналами.