УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОМАСЛЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ ПРОКАТНОГО СТАНА
ROLLING MILL DEVICE TO SEPARATE WATER-IN-OIL EMULSION

Изобретение относится к устройствам для обработки промышленных сточных жидкостей и их отстоя и может быть использовано для разделения на фракции водомасляной эмульсии с целью повторного использования масла.
Для отстоя и разделения на фракции различных жидких смесей существует целый ряд устройств разнообразной конструкции, описанных, например, в БСЭ, 3-е изд., М., «Советская энциклопедия», т.19, с.18. Обязательным элементом таких устройств является бак-отстойник.
Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее прямоугольный резервуар, разделенный продольными перегородками на проточные коридоры, и оно снабжено смесительным коридором, расположенным перпендикулярно проточным, а в донной части устройства выполнены водоприемные щели (см. Авт.св. СССР №969681, M02F 3/12, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако это устройство непригодно для разделения на фракции водомасляной эмульсии.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является установка для очистки воды, содержащая отстойник, трубопроводы и насос и характеризующаяся тем, что она содержит биологический фильтр, выполненный из двух секций, а также очистной фильтр и камеру осветленной воды (см. Авт.св. СССР №969683, C02F 3/12, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Это устройство весьма сложно по конструкции и практически непригодно для разделения на фракции отработанной водомасляной эмульсии прокатного стана.
Технической задачей настоящего изобретения является упрощение и удешевление процесса разделения водомасляной эмульсии прокатного стана.
Для решения этой задачи предлагаемое устройство содержит бак-отстойник, трубопроводы и насос, и для разделения отработанной эмульсии, подаваемой с верха бака, на воду и масло бак выполнен цилиндрическим и со сферическим дном выпуклостью вниз, в котором расположены два сливных отверстия с плоскими круглыми заслонками диаметра d и отводящими трубопроводами, установленными под заслонками и соосными с ними, а заслонки соединены между собой тягой, осуществляющей открытие одной заслонки при одновременном закрытии другой, заслонка для воды подпружинена с возможностью регулирования усилия ее открытия и она закрывается после выхода из бака отстоявшейся воды, при этом концы трубопроводов, обращенные к баку, выполнены воронкообразными с верхним диаметром воронки D=(3,0…4,5)·d; угол наклона открытой заслонки к горизонтали составляет не менее 50°, а расстояние воронок трубопроводов от сливных отверстий баков может быть равно (2,5…3,0)·d.
Приведенные параметры устройства получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в создании такого устройства, которое обеспечивает необходимое качество разделения (присутствие масла в воде и, наоборот, не более 1% объема соответствующей фракции) на фракции отработанной водомасляной прокатной эмульсии при относительной простоте устройства и максимальном упрощении его обслуживания. В результате этого удешевляется процесс разделения, что приводит к снижению производственных затрат.
Предлагаемое устройство (его сечение) схематично показано на чертеже (стрелки - направление движения жидкости).
Бак-отстойник 1 выполнен со сферическим дном 2, в котором имеются отверстия 3 для слива воды и масла 4, к которым подведены трубопроводы 5 и 6, а их концы 7 выполнены воронкообразными с верхним диаметром D. Сливные отверстия 3 и 4 закрываются заслонками 8 и 9, соединенными дугообразной тягой 10, расположенной между трубопроводами 5 и 6.
Заслонка для воды 8 соединена с пружиной 11, один конец которой упирается в торец регулировочной шайбы 12, расположенной на резьбовом участке канала 13 для размещения в нем тяги 10. Заслонки 8 и 9 круглые плоские с диаметром (d) и соосные с трубопроводами 5 и 6, причем D=(3,0…4,5)·d. Для подачи отработанной эмульсии через отверстие 14 в крышке 15 бака служит трубопровод 16, соединенный с нагнетающим насосом 17.
Как показали опыты (см. ниже), угол наклона открытой заслонки к горизонтали целесообразно сделать не менее 50°; в противном случае увеличивается «рассеивание» жидкости, выходящей из сливного отверстия, что вынуждает увеличивать верхний диаметр воронки, а это приводит к возрастанию габаритов устройства (и трудозатрат на его изготовление). По этой же причине и для обеспечения попадания жидкости точно в трубопровод расстояние воронок от сливных отверстий можно принять равным l=(2,5…3,0)·d.
Устройство работает следующим образом. Подаваемая в бак водомасляная эмульсия выдерживается некоторое время для создания двух объемов: масла (вверху) и воды (внизу; аа - уровень эмульсии; вв - уровень отстоявшейся воды). Заслонка 9 при этом закрывает отверстие для масла, заслонка 8 находится принудительно в крайнем нижнем положении (т.е. угол α=max), и отверстие для воды закрыто упругой (например, резиновой) пробкой. После отстоя воды эта пробка удаляется и начинается слив воды в трубопровод 5. По мере слива воды уменьшается давление Р жидкости на заслонку 8, что приводит к постепенному уменьшению усилия сжатия пружины 11 и при заданной величине Р (оно зависит от высоты уровня аа и концентрации в эмульсии масла определенной плотности) происходит распрямление пружины 11 и поворот заслонки 8 с закрытием отверстия 3 и одновременным поворотом заслонки 9 на угол α - начинается слив масла.
Опытную проверку заявляемого устройства осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью варьировали основные параметры (D, d, α и l) устройства, а также величину усилия сжатия пружины управления заслонками, оценивая результаты по степени разделения отработанной эмульсии на воду и масло. Кроме того, фиксировались затраты на изготовление различных вариантов устройства и его эксплуатацию.
Наилучшие результаты (требуемая степень разделения и минимальные производственные затраты) получены с использованием предлагаемого устройства. При других его параметрах достигнутые показатели ухудшались. Так, например, при D<3d, α<50° и l<2,5d не только не достигалась необходимая степень разделения эмульсии на фракции, но увеличивались потери воды и масла, не попадавших точно в трубопроводы. Увеличение же этих параметров (D и d) повышало производственные затраты.
Устройство, взятое в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не испытывалось ввиду заведомой его непригодности для разделения водомасляной эмульсии. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения для разделения отработанной эмульсии прокатных станов на воду и масло позволит увеличить степень разделения ее на фракции и сократить производственные затраты не менее чем на 10%.
Пример конкретного выполнения
Устройство разделения водомасляной эмульсии толстолистового прокатного стана имеет вид, показанный на чертеже.
3
Емкость бака-отстойника - 5,5 м, его высота - 1,8 м. Диаметр заслонок - d=75 мм, отверстий в днище бака - 50 мм.
Величина угла α=55°; диаметр воронок D=3,8·d=3,8·75=285 мм; расстояние между их центрами - 600 мм, а от сливных отверстий бака - l=2,8·d=2,8·75=210 мм.