СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ НЕРАСТВОРИМЫХ ОСАДКОВ В ОТРАБОТАННЫХ МАСЛАХ
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING CONTENT OF INSOLUBLE RESIDUES IN SPENT OIL

Изобретение относится к технологии определения содержания механических примесей в нефтепродуктах, в частности к способам и устройствам для определения нерастворимых осадков в отработанных моторных, гидравлических, трансформаторных и других маслах на минеральной основе, и может быть использовано в различных областях науки и производства.
Известен метод определения механических примесей /1/, используемый для нефти, жидких нефтепродуктов и присадок. Он заключается в фильтровании испытуемых продуктов, предварительно растворенных в бензине или толуоле, через мембранный фильтр, промывании полученного на фильтре осадка растворителем с последующим его высушиванием и взвешиванием. Содержание загрязнений рассчитывают по разнице в массе фильтра до и после фильтрации. Для ускорения фильтрации допускается проведение ее под вакуумом.
Недостатки метода - его низкая точность, значительные погрешности измерений, длительное время проведения анализа и его трудоемкость.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения содержания нерастворимых осадков /2/, распространяемый на моторные отработанные масла. Сущность его заключается в 10-кратном разбавлении помещенной в пробирку дозированной массы масла растворителем, содержащем коагулянт, центрифугировании пробирки с полученным раствором в течение не менее 1 часа с периодической проверкой чистоты полученного фугата. Далее производится декантирование раствора. В пробирку с полученным осадком повторно помещается растворитель и ее вновь центрифугируют. Эта операция повторяется до достижения необходимой чистоты фугата. После чего пробирки с осадком высушиваются и взвешиваются. По разнице в массе пробирки до и после опыта определяется масса выделившегося осадка.
Недостатками этого способа являются также его низкая точность, погрешности измерений, длительное время центрифугирования, значительная продолжительность и трудоемкость анализа из-за многократности повторяющихся процессов.
Наиболее близким к заявляемому устройству является центрифуга лабораторная настольная /3/. Она состоит из основания, корпуса с крышкой, привода с электродвигателем. К валу электродвигателя, расположенному вертикально, жестко крепится ротор углового типа РУ 180Л /4/. Ротор имеет ряд глухих отверстий, расположенных симметрично в радиальных плоскостях, в которых размещаются пробирки с анализируемой жидкостью, под углом к оси вращения. Работа устройства заключается в центрифугировании малых объемов жидкости, помещенных в пробирки. При этом частота вращения ротора ограничена пределом прочности пробирок, а также сложностью обеспечения его точной балансировки.
Недостатком этой центрифуги является сложность конструкции, низкая эффективность разделения, длительное время центрифугирования.
Задачей изобретения является повышение точности определения содержания осадков, снижение погрешностей измерений, при упрощении технологии и конструкции, а также сокращение общего времени и трудоемкости процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения содержания нерастворимых осадков в отработанных маслах, включающем центрифугирование подготовленного раствора масла, декантирование фугата с последующим взвешиванием полученного осадка, осаждение происходит на концентрично установленную в верхней полости ротора цилиндрическую вставку из металлической фольги в тонком кольцевом слое вращающегося вместе с ротором раствора масла, полученном при переливе раствора масла из нижней полости ротора в верхнюю, центрифугирование производится однократно, а декантирование фугата осуществляется автоматически в процессе остановки ротора центрифуги.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения содержания нерастворимых осадков в отработанных маслах, содержащем ротор, закрепленный на вертикально расположенном валу, соединенном с валом электродвигателя, ротор представляет собой резервуар со съемной крышкой и состоит из нижней полости для размещения испытуемой жидкости, выполненной в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, и верхней цилиндрической полости для размещения декантированного фугата и осаждения примесей с диаметром, превышающим диаметр верхнего основания нижней полости, причем в верхней полости концентрично установлена предназначенная для контрольного взвешивания съемная цилиндрическая вставка из металлической фольги для сбора осадков, высота которой соответствует высоте этой полости. Кроме того, привод ротора осуществляется от вала электродвигателя через обгонную центробежную муфту, которая автоматически соединяет их в режиме пуска и центрифугирования, а также разъединяет в момент выключения электропривода, обеспечивая режим плавного свободного выбега ротора с отфильтрованным фугатом.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлено предлагаемое устройство и одно из его сечений.
Устройство состоит из ротора 1, закрепленного на вертикально расположенном валу ротора 4, который соединен с валом электродвигателя 2 обгонной центробежной муфтой 3. Вал ротора 4 установлен на двух шариковых подшипниках 5 в корпусе 6 устройства. Сверху ротор 1 закрыт съемной крышкой 7, прижимаемой гайкой 8. Ротор 1 имеет две полости: нижнюю А и верхнюю В. Нижняя полость А имеет форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. Верхняя полость В - цилиндрическая, ее диаметр превышает диаметр верхнего большего основания полости нижней А. В верхней полости В установлена концентрично съемная цилиндрическая вставка 9 из металлической фольги. Ее высота соответствует высоте этой полости.
Обгонная центробежная муфта 3, сечение которой А-А приведено на чертеже, состоит из ведущей полумуфты 10, ведомой полумуфты 11, двух колодок 12 и стяжной пружины 13. Колодки 12 шарнирно крепятся к торцу ведущей полумуфты 10, установленной на валу электродвигателя 2, и стянуты между собой пружиной 13. Ведомая полумуфта 11, жестко связанная с валом ротора 4, представляет собой барабан, внутри которого оказываются размещенными с зазором колодки 12.
Способ определения содержания нерастворимых осадков с помощью описанного выше устройства следующий.
Отмеренная порция испытуемого масла, предварительно разбавленного растворителем с добавлением коагулянта в отношении 1: 10, помещается в нижнюю полость А ротора 1 устройства. В верхнюю его полость В устанавливается предварительно взвешенная съемная цилиндрическая вставка 9 из металлической фольги. Ротор 1 приводится во вращение и жидкость в нем подвергается центрифугированию в течение регламентированного времени. После этого устройство останавливается, вынимается съемная цилиндрическая вставка 9 с собранным осадком, просушивается в сушильном шкафу, охлаждается и взвешивается. По разнице в массе съемной цилиндрической вставки 9 до и после испытаний определяется количество нерастворимых осадков, содержащееся в исходной навеске масла.
Реализация предлагаемого способа осуществляется при помощи устройства, работа которого заключается в следующем.
При включении устройства вал электродвигателя 2 приводится во вращение, колодки 12, расположенные на ведущей полумуфте 10 привода, под действием центробежных сил расходятся, растягивая пружину 13, и прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности ведомой полумуфты 11. В результате обгонная центробежная муфта 3 блокируется и ротор 1 приводится во вращение. Обрабатываемая жидкость, находящаяся в полости А, вращаясь вместе с ротором 1, под действием центробежных сил переливается в верхнюю полость В, располагаясь там в виде тонкого цилиндрического слоя. Здесь из жидкости происходит осаждение частиц нерастворимых осадков на внутреннюю поверхность съемной цилиндрической вставки 9.
После выключения устройства вал электродвигателя 2 быстро останавливается вместе с ведущей полумуфтой 10 привода. Под действием стяжной пружины 13 колодки 12 сходятся и обгонная центробежная муфта 3 разблокируется. Ротор 1 устройства с жидкостью продолжает вращаться по инерции. Благодаря значительному моменту инерции и малому сопротивлению воздуха и опорных подшипников 5 обеспечивается его длительный свободный выбег. Плавное торможение ротора 1 исключает смыв нерастворимых осадков, осажденных на съемной цилиндрической вставке 9 отфильтрованным фугатом. По мере уменьшения угловой скорости ротора 1 напряженность центробежного поля падает и фугат из верхней полости В постепенно перетекает обратно в нижнюю полость А под действием сил тяжести.
Преимущества предлагаемого способа и устройства для его реализации заключаются в следующем.
Центробежное осаждение нерастворимых примесей из испытуемого раствора масла производится непосредственно в цилиндрической полости ротора устройства, что позволяет по сравнению с известным способом в 8…10 раз увеличить объем испытуемого масла. При этом пропорционально возрастает количество содержащихся в нем нерастворимых осадков и соответственно повышается точность производимых измерений.
Осаждение нерастворимых примесей происходит в тонком кольцевом слое вращающегося вместе с ротором масла. Это позволяет обеспечить минимальный путь осаждения частиц, тем самым повысить эффективность выделения нерастворимых осадков и сократить время центрифугирования.
Отделение очищенного фугата от осадка (декантирование) после центрифугирования осуществляется самопроизвольно без участия оператора: в результате взаимного действия на жидкость центробежного и гравитационного полей в процессе плавной остановки ротора центрифуги.
Кроме того, процесс центрифугирования и декантирования испытуемой жидкости производится лишь один раз. Благодаря этому снижается трудоемкость процесса.
Использование в качестве детали, на которую происходит осаждение примесей и которая подвергается контрольному взвешиванию, съемной цилиндрической вставки из металлической фольги позволяет за счет ее малой массы снизить погрешности измерений.
Конструкция ротора устройства позволяет обеспечить равномерное распределение обрабатываемой жидкости по периферии его рабочей полости при вращении, чем достигается высокая сбалансированность вращающихся деталей. Благодаря этому центрифугирование производится при повышенном скоростном режиме и факторе разделения испытуемой жидкости. Это позволяет сократить время осаждения частиц, а следовательно, и общее время процесса определения содержания нерастворимых осадков в промышленных маслах.
Источники информации
1. ГОСТ 6370-83 Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей.
2. ГОСТ 20684 - 75 Масла моторные отработанные. Метод определения содержания нерастворимых осадков. - Прототип.
3. Центрифуга лабораторная настольная ЦЛН-2. Паспорт. ШХ2.779.014. - Прототип.
4. Ротор угловой РУ 180Л. Паспорт. ШХ4.078.009-03 ПС.