УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к устройствам разделения жидкостей, имеющих разную плотность, центробежной силой, в частности, к устройствам отделения нефтепродуктов или нефти от воды. Заявляемое устройство может быть использовано в системах очистки воды, в местах экологических катастроф и разлива нефтепродуктов, в системах очистки нефти от сопутствующих продуктов.
Предшествующий уровень техники.
Известны устройства для очистки жидкости, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, и спиралеобразным проточным каналом, имеющим постоянное значение площади круглого поперечного сечения. Оконечная часть канала выведена в выходной патрубок. По внешней образующей проточного канала выполнена щель для отвода примесей, соединенная по всей длине с каналом отвода примесей (патент РФ на изобретение №2404839, МПК B01D 17/038, 2010 [1]; патент РФ на полезную модель №116781, МПК B01D 17/038, 2012 [2]).
Эти известные устройства имеют постоянное значение площади круглого поперечного сечения канала на всем протяжении, что является недостатком, если необходимо из потока жидкостной смеси выделить менее плотные жидкости, составляющие незначительную часть смеси. Под действием центробежных сил менее плотные частицы вытесняются к стенке проточного канала ближе к центру, а при выходе из устройства вновь смешиваются с остальными жидкостями в выходном патрубке. Для того, чтобы этого не происходило, требуется уменьшить площадь поперечного сечения канала и увеличить размер канала отвода примесей. Однако это приводит к увеличению гидродинамического сопротивления устройства и снижению его пропускной способности.
Раскрытие полезной модели.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение возможности центробежного выделения менее плотных жидкостей из потока смеси жидкостей.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является снижение гидродинамического сопротивления и повышение пропускной способности.
Сущность заявленного технического решения состоит в следующем. Устройство разделения жидкостей содержит корпус с входным и первым выходным патрубками, соединенными спиралеобразным первым каналом. По внешней образующей этого канала выполнена щель, соединяющая его со спиралеобразным вторым каналом, заканчивающимся вторым выходным патрубком. Отличается тем, что на половине внешнего витка первый канал выполнен сужающимся по площади поперечного сечения по ходу движения жидкости, а второй канал начинается в области начала сужения первого канала.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Щель, соединяющая первый и второй каналы, целесообразно выполнять заканчивающейся за ¼-½ витка до конца первого или второго каналов.
Предпочтительно в области сужения поперечного сечения первого канала второй канал выполнен расширяющимся по площади поперечного сечения, а от области конца сужения первого канала первый и второй каналы выполнены с постоянным значением площади поперечного сечения.
Первый и/или второй патрубки могут быть снабжены регулирующим устройством.
Авторами заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 изображен вид заявляемого устройства в разрезе по оси выходного канала, на фиг. 2 - вид устройства в разрезе А-А фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б фиг. 2 (увеличено) фрагмента устройства.
Варианты осуществления полезной модели.
Устройство очистки жидкости содержит корпус (1) с входным (2), первым (3) и вторым (4) выходными патрубками (фиг. 1, 2). Внутри корпуса выполнены спиралеобразные первый (5) и второй (6) каналы. Эти каналы соединены между собой щелью (7) (фиг. 3), которая расположена на внешней образующей первого канала (5) и одновременно на внутренней образующей второго канала (6).
Первый канал (5) предназначен для транспортировки жидкостей с наименьшей плотностью (например, нефти или нефтепродуктов), соединяет входной патрубок (2) с первым выходным патрубком (3) и имеет круглое поперечное сечение. На половине внешнего витка первый канал (5) выполнен сужающимся по площади поперечного сечения по ходу движения жидкости. Далее по ходу движения жидкости первый канал (5) имеет постоянное значение площади поперечного сечения. Таким образом, диаметр первого канала (5) наибольший у входного патрубка (2). Предпочтительно сужение выполнять постепенным от начала первого витка до его середины. Однако возможно сужение выполнить на половине первого витка ступенчато: от начала первого витка на протяжении четверти витка поперечное сечение первого канала монотонно уменьшается, а затем остается постоянным до конца половины первого витка и далее - до конца первого канала.
Второй канал (6) предназначен для транспортировки жидкостей с наибольшей плотностью (например, воды) и выполнен с круглым поперечным сечением. Второй канал (6) начинается в начале сужения первого канала (5) и заканчивается во втором выходном патрубке (4). На половине внешнего витка второй канал (6) выполнен постепенно расширяющимся по площади поперечного сечения по ходу движения жидкости. Далее по ходу движения жидкости второй канал (6) имеет, предпочтительно, постоянное значение площади поперечного сечения. Таким образом, диаметр второго канала (6) наименьший у входного патрубка (2).
Каналы могут быть выведены в выходные патрубки по касательной.
Щель (7) расположена по всей длине второго канала (6) вплоть до его соединения с вторым выходным патрубком. Однако для предотвращения влияния турбулентного движения жидкостей в области окончания первого (5) и второго (6) каналов и их соединения с выходными патрубками (3, 4) щель (7) предпочтительно заканчивается за ¼-½ витка до этой области. Таким образом в этом месте первый (5) и второй (6) каналы оказываются изолированными друг от друга.
На одном или обоих выходных патрубках установлены регулирующие устройства (не показаны), выполненные с возможностью изменения площади поперечного сечения в месте. Регулирующие устройства позволяют изменять скорость истечения потока жидкостей (и механических частиц) из первого (5) и (или) второго (6) каналов отвода примесей во внешний приемник, чем регулируется степень и качество разделения жидкостей.
Устройство разделения жидкостей работает следующим образом.
Смесь жидкостей под давлением подается во входной патрубок (2), и далее поступает в спиралеобразный первый канал (5). Поскольку первый канал (5) имеет криволинейную форму, на жидкость и взвешенные в ней частицы примеси действуют центробежные силы. Под действием этих сил происходит распределение по плотности частиц жидкости и примесей в поперечном сечении первого канала (5). При этом частицы механических примесей и более плотная часть жидкости, прижимаются к внешней стороне спиралеобразного первого канала (5). Такие частицы примесей и жидкости, достигнув стенки первого канала (5) с внешней стороны спирали, и продолжая свое движение вдоль первого канала (5), через щель (7) попадают во второй канал (6). Двигаясь вдоль второго канала (6) частицы примесей и более плотная жидкость отводятся из устройства во внешний приемник через второй выходной патрубок (4), и, возможно, регулирующее устройство.
Менее плотная жидкость продолжает двигаться по первому каналу (5) и выходит из устройства через первый выходной патрубок (3), и, возможно, соответствующее регулирующее устройство. Выполнение первого канала (5) сужающимся по диаметру, а второго канала (6) - расширяющимся позволяют сохранить минимальные габариты устройства при его использовании в отношении смесей жидкостей с относительно малым содержанием менее плотной жидкости, подлежащей выделению из смеси. Постепенное изменение поперечного сечения первого канала (5) на первом полувитке выполнено на участке наиболее интенсивного процесса распределения частиц жидкости в каналах по их плотности.
Изменением площади поперечного сечения в месте установки регулирующих устройств достигается изменение пропускной способности соответствующего канала, что приводит к изменению количества частиц, отводящихся из устройства очистки через этот канал, и, следовательно - к изменению степени очистки.
Заявляемое устройство не содержит движущихся частей, уплотнительных элементов и полностью герметично. Это обеспечивает высокую надежность устройства в эксплуатации.
Промышленная применимость.
Заявляемое устройство разделения жидкостей реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области разделения жидких сред.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ на изобретение №2404839, МПК B01D 17/038, 2010.
2. Патент РФ на полезную модель №116781, МПК B01D 17/038, 2012.