УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для очистки диэлектрических жидкостей, например, для очистки трансформаторных масел, масел высоковольтных выключателей, масел регуляторов под нагрузкой силовых трансформаторов, для очистки топлив, масел и гидравлических жидкостей, используемых в различных отраслях народного хозяйства.
Может быть использована в области машиностроения, для очистки масел извлекаемых из различных отработанных и рабочих смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и эмульсий, масел и нефтепродуктов извлекаемых из различных моющих растворов, масел используемых при механической обработке деталей, масел используемых при закалке машиностроительных деталей, обводненных и загрязненных масел от различных вакуумных установок, масел от компрессорных установок и для других диэлектрических жидкостей, использующихся или образующихся на различных машиностроительных предприятиях.
Качественная очистка, рециклинг и возврат различных масел, нефтепродуктов и других диэлектрических жидкостей обратно в производственный цикл или перевод их в другую товарную продукцию, удовлетворяющих параметрам их очистки, позволяет различным большим и малым предприятиям решать вопросы их энергоресурсосбережения и вопросы экологии.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета полезной модели.
Так известно устройство для выделения дисперсных частиц из диэлектрических жидкостей с помощью неоднородного электрического поля, образованного высоким напряжением [Софрин A.M., Зеленин A.M., Петров А.В., Софрин А.А. Электрический сепаратор диэлектрических жидкостей. Патент РФ на полезную модель №64949. Опубликовано 27.07.2007]. Электрический сепаратор диэлектрических жидкостей, состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, патрубками отвода концентрата загрязнений и электродов, причем электроды имеют цилиндрическую форму и выполнены в виде металлических трубок, установленных вертикально и симметрично относительно центральной оси сепаратора и на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом электроды одинаковой полярности расположены по диагонали относительно друг друга, кроме того, внутренний объем электросепаратора разделен горизонтальными диэлектрическими перегородками на несколько секций.
Полезная модель предназначена для отделения частиц загрязнений от диэлектрических жидкостей и повышения его эффективности очистки за счет увеличения градиента напряженности неоднородного электрического поля, образованного высоким напряжением и использованием электродов цилиндрической формы, у которых изменение градиента напряженности электрического поля (в отличие от параллельно установленных пластинчатых электродов), не имеет прямолинейной зависимости.
Важным в данном устройстве является то, что под воздействием неоднородного электрического поля частицы загрязнений очищаемой диэлектрической жидкости устремляются в зону максимальных значений напряженности электрического поля, в данном случае к месту минимального расстояния между цилиндрическими электродами.
Создание сильного неоднородного электрического поля и устремление частиц загрязнений в зону максимальных значений напряженности электрического поля, реализуется и в электростатическом очистителе для фильтрации рабочих жидкостей гидравлических и топливных систем машин и аппаратов, где с целью интенсификации процессов очистки, плоские электроды размещены радиально под углом один к другому, а фильтрирующий стержень снабжен центральным отверстием и размещен в месте пересечения электродов [Кокшин М.И. Электрический очиститель жидкостей. Авторское свидетельство СССР №244297. Опубликован 23.08.1972. Бюллетень №25]. Питание очистителя осуществляется как на переменном, так и на постоянном токе высокого напряжения.
Общим недостатком рассмотренных очистителей (Патент на ПМ РФ №64949 и Авторское свидетельство СССР №244297) является то, что они являются проточными, предназначенные для очистки больших объемов очищаемых диэлектрических жидкостей, для их работы требуются перекачивающие устройства, требующие специального обслуживания, дополнительного расхода электроэнергии, наличия дополнительных промежуточных емкостей. Кроме того, для очистки фильтрирующих осадительных элементов или рабочих камер очистных установок, требуются дополнительные промывные воды, последующая очистка которых так же связана с дополнительными материальными и трудовыми затратами.
Следующими недостатками рассмотренных выше устройств являются трудоемкость чистки накопителей от загрязнений, наличие множества элементов и сложность изготовления самих устройств.
Кроме того, электрические очистители жидкостей (Авторское свидетельство СССР №244297 и патент на ПМ РФ №64949) обладают недостатками, связанными с наличием большого количества электродов в очистителе. При количестве электродов более двух (а степень очистки прямо зависит от их количества), соединение однополярных электродов для подачи на них напряжения снижает надежность работы очистителя, поскольку нарушение контакта между электродами выводит часть их из состава функционирующих. Обнаружить такой дефект затруднительно. А поскольку контроль чистоты жидкости на выходе из очистителя при его эксплуатации осуществляется не непрерывно, то неочищенная до требуемого уровня жидкость поступает потребителю до момента очередного контроля.
Известно устройство для очистки диэлектрических жидкостей от механических примесей и эмульсионной воды в электрическом поле и предназначенное для очистки топлив, масел и гидравлических жидкостей во всех отраслях народного хозяйства [Черненко Ж.С., Чирков СВ., Белогузов B.C., Давиденко Г.А., Гаража В.В., Казанец В.И., Едилов К.У., Сапожников В.М. Устройство для очистки жидкости в электрическом поле. Авторское свидетельство СССР №617045. Опубликован 30.07.78. Бюллетень №28]. С целью повышения степени очистки от механических примесей и эмульсионной воды, здесь устройство снабжено установленными между плоскими электродами гофрированных сетчатых электродов с вершинами, примыкающими к плоским электродам, причем наполнитель выполнен из эластичного органического волокна, а плоские электроды выполнены изолированными.
Получить зоны высокой неоднородности напряженности электрического поля в данном устройстве позволяет применение в качестве одного из электродов сетки гофрированной формы. Это способствует и интенсивной поляризации волокон наполнителя и увеличению эффективности осаждения загрязнений, как на волокнах, так и на изоляции плоских электродов. Здесь под действием неоднородного электрического поля частицы механических примесей и капельки воды осаждаются на волокнах поляризованного наполнителя и изоляции плоских электродов.
Недостатком устройства является то, что оно так же являются проточным, требуются перекачивающие устройства, их обслуживание, дополнительный расход электроэнергии, а так же необходимы дополнительные промежуточные емкости. Перекачка всегда связана с перемешиванием (например, тех же масел с водой и другими загрязнителями), с образованием новых эмульсий, на разрушение и очистку которых так же требуется время и дополнительная электроэнергия. При использовании электронасосов образование эмульсий происходит в самом насосе, например, за счет перемещения жидкостей лопастями центробежного насоса, в трубопроводах из-за их разветвленности, наличия в них запорной арматуры, угольников, переходников, кранов и других элементов.
Кроме того, для регенерации очистителя при снижении его эффективности работы, требуется обеспечение подачи в него обратного потока промывной жидкости, очистка которых так же связана с дополнительными материальными и трудовыми затратами.
Другим недостатками устройства (Авторское свидетельство СССР №61704) являются трудоемкость чистки накопителей от загрязнений, наличие множества элементов и сложность изготовления самих устройств.
Известен электрический очиститель различных диэлектрических жидкостей от механических загрязнителей для различных отраслей промышленности [Кровяков В.Б., Боков К.И., Краснер И.Н. Электрический очиститель диэлектрических жидкостей. Патент РФ №2107552], содержащий корпус с размещенными в нем осадительными электродами, разделенными диэлектрическими прокладками, причем осадительные электроды и диэлектрические прокладки выполнены в виде перфорированных эквидистатных лент, установленных в корпусе по спирали.
Здесь отмечено, что цилиндрическая или близкая к ней форма коаксиально расположенных цилиндрических электродов наиболее полно отвечает требованиям создания требуемого электростатического поля с целью эффективного осаждения частиц загрязнителя.
Недостатком устройства [Патент РФ №2107552], является то, что для очистки жидкостей от механических загрязнений необходим проточный способ, т.е. прогонять жидкость через устройство с помощью насоса или внешней силы (под давлением), кроме того, наличия множества элементов и сложность изготовления устройства.
Известно устройство для очистки диэлектрических жидкостей, таких как трансформаторные масла, сильно загрязненные углеродосодержащими примесями после длительной эксплуатации, масел высоковольтных электрических аппаратов, таких как масла высоковольтных масляных выключателей и регуляторов под нагрузкой силовых трансформаторов [Михеев Г.М., Тарасов В.А., Михеева Т.Г. Устройство для очистки диэлектрических жидкостей. Патент РФ №2322305. МПК B03C 5/00 (2006.01). Опубликован 20.04.2008].
Данному устройству очистки присуща совокупность признаков, наиболее близких к совокупности существенных признаков полезной модели, в связи с чем, данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
В прототипе присутствуют достаточно сильно загрязненные масла, объемы их слива от силовых трансформаторов, масляных высоковольтных выключателей и регуляторов под нагрузкой силовых трансформаторов, могут быть от нескольких десятков литров, до нескольких сотен литров и более. Для их очистки от различных загрязнителей рассматривается устройство (Патент РФ №2322305) периодического действия с турбулентной электроконвекцией, возникающей в жидком диэлектрике за счет пондемоторных сил возникающих в неоднородном переменном электрическом поле [Михеев Г.М., Михеев Г.М., Тарасов В.А., Михеева Т.Г. Электроконвективная очистка жидкого диэлектрика. Письма в ЖТФ, 2008, том 34, вып. 9, стр. 65-72].
Масла различных масляных выключателей, различных регуляторов под нагрузкой и масла силовых трансформаторов сильно загрязняются углеродосодержащими примесями после длительной эксплуатации их в высоковольтных аппаратах (например, за счет гашения электрических дуг маслом в масляном выключателе и их частых включений и отключений), или при выходе их из строя (например, при сгорании обмоток трансформатора за счет межвиткового короткого замыкания и образования электрической дуги), а так же загрязнение их различными газами, водой (обводнение масел) и другими загрязнителями от атмосферы окружающей среды [Михеев Г.М., Михеев Г.М., Тарасов В.А., Михеева Т.Г. Электроконвективная очистка жидкого диэлектрика. Письма в ЖТФ, 2008, том 34, вып. 9, стр. 65-72].
Выбранное нами устройство можно рассматривать как прототип и для различных других диэлектрических жидкостей, в том числе и для очистки некоторых других рассматриваемых нами масел, например, масел извлекаемых из различных отработанных и рабочих смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и эмульсий, масел и нефтепродуктов извлекаемых от различных моющих растворов, масел используемых при механической обработке деталей, масел используемых при закалке машиностроительных деталей, обводненных и загрязненных масел от различных вакуумных установок, масел от компрессорных установок. Характер из загрязнений углеродосодержащими примесям и различными водными средами в первом приближении идентичны и одинаковы, как и в жидкостях рассматриваемых нами выше, в устройствах и в прототипе их очистки.
Например, масла, подающиеся в зону резания при шлифовании деталей, или масла входящие в составы СОЖ и эмульсии, или попадающие в СОЖ и эмульсии от маслоутечек от различных механизмов станков, или масла, специально подающиеся на направляющие салазки суппортов станков и смываемые СОЖ подающимися в зону резания, так же могут сильно выгорать и загрязняться углеродосодержащими примесям, а так же загрязняться различными другими органическими и не органическими загрязнителями (мелкоразмерной стружкой, абразивными материалами, различными эмульгированными водными средами, газами и другими загрязнителями). Температура в зоне резания различных материалов может доходить до +1000°C и выше.
Такие же углеродосодержащие и другие загрязнители образуются и в маслах, используемых для закалки различных машиностроительных деталей и заготовок из различных сталей и сплавов.
Характер загрязнений рассматриваемых нами масел и различных нефтепродуктов, извлекаемых их различных промышленных технологических жидкостей, может быть достаточно сильным и разнообразным. Однако, для качественной и глубокой их очистки от различных загрязнителей в рассматриваемых нами устройствах и в прототипе, нами не исключаются различные варианты предварительной их подготовки к очистке электростатическим методом (от крупноразмерных механических частиц и других загрязнителей), например, пропусканием их через фильтровальное полотно (металлическое сито), путем предварительной очистки их в отстойнике и другими методами.
В прототипе рассматривается задача - создание устройства для очистки сильно загрязненных диэлектрических жидкостей, сокращающего трудозатраты при его осуществлении, обеспечивающего экономию электроэнергии для очистки жидкости, а также возможность осуществления доступным ручным способом или иными средствами чистки осадительного электрода от механических примесей.
Поставленная задача в прототипе решается тем, что в устройство, включающее блок источника переменного напряжения промышленной частоты, высоковольтный трансформатор, имеющий первый и второй выводы, установленный вертикально металлический цилиндрический сосуд с выпуклым дном, в центре на дне которого расположен вентиль для слива диэлектрической жидкости, а также два электрода, первый из которых расположен в цилиндрическом сосуде и имеет форму спирали, дополнительно введены для слива очищенной диэлектрической жидкости и установленные над дном внутри сосуда трубка из изоляционного материала, а под дном соосно вне сосуда трубка с вентилем, изолирующая подставка, блок контроля тока проводимости диэлектрической жидкости, причем первый электрод выполнен в виде винтовой спирали, а вторым электродом служит сам сосуд, на первый электрод подается высокое напряжение от первого вывода высоковольтного трансформатора, а второй электрод заземлен, при этом первый электрод расположен внутри сосуда таким образом, что его продольная ось совпадает с продольной осью цилиндрического сосуда и верхним концом прикреплен к изолирующей подставке, установленной по диагонали окружности на верхней торцевой части сосуда, а нижним концом - к верхней части трубки из изоляционного материала, второй вывод высоковольтного трансформатора заземлен через блок контроля тока проводимости диэлектрической жидкости, который имеет также выход, соединенный с дополнительно введенным в устройство управляющим входом блока источника переменного напряжения промышленной частоты.
1
1
Одним из недостатком устройства прототипа является то, что первый электрод в форме винтовой спирали с диаметром d и шагом h, расположенный внутри цилиндрического металлического сосуда с внутренним диаметром d и выпуклым дном, верхним концом прикреплен к изолирующей подставке, установленной по диагонали окружности на верхней торцевой части сосуда, а нижним концом - к верхней части трубки из изоляционного материала. При малых диаметрах d цилиндрического металлического сосуда с выпуклым дном, или при его достаточно протяженных размерах по высоте (Н), в глубоком цилиндрическом сосуде осуществлять крепление и обеспечивать надежный контакт электрода с верхней частью изоляционной трубки, расположенной внутри цилиндрического металлического сосуд с выпуклым дном достаточно трудно, в виду ограниченного пространства и доступа ко дну металлического сосуда с выпуклым дном. Тем более, что такое подключение и отключение необходимо производить каждый раз после извлечения электрода в форме винтовой спирали, для механической очистки внутренней поверхности цилиндрического металлического сосуд с выпуклым дном от осевших на его внутренней поверхности углеродосодержащих загрязнений.
Другим недостатком прототипа является то, что очищаемые различные другие диэлектрические жидкости, в том числе и однотипные диэлектрические жидкости, например от таких же масляных выключателей, но проработавших в других рабочих электрических режимах эксплуатации и условиях, могут иметь различную другую электрическую проводимость. Диэлектрические жидкости могут содержать в себе различные загрязнители, как по видам, так и по их содержанию, что делает устройство прототипа малопригодным к работе с широким классом различных диэлектрических жидкостей и их загрязнителей, и при различной электропроводимости жидкостей, что может потребовать большое количество электродов в форме винтовой спирали, с различным равномерным шагом намотки их витков h, подбора (снятие, установка, крепления) требуемого электрода в виде винтовой спирали (индуктора), различной настройки и выбора, как оптимальной геометрии рабочего пространства очистителя, так и электрических режимов их работы.
1
При одних и тех же электродах, даже для однотипных диэлектрических жидкостей (одинаковых масляных выключателей, но с различными их условиями эксплуатации), может резко сократиться производительность и эффективность очистного устройства прототипа, или потребуется наличие большого количества различных других электродов в форме винтовой спирали с различными диаметрами d и различными шагами h намотки витков винтовой спирали для выбранного металлического сосуда с выпуклым дном диаметром d. Для замены электрода винтовой спирали, требуется дополнительное время и трудозатраты на их съем, установку, крепления к изоляционной трубке у выпуклого дна и задания оптимальных условий электростатической очистка по токам и напряжению, что так же является недостатком прототипа.
1
В устройстве прототипа электрический ток проходит по зазору между витками винтовой спирали, диаметром d и цилиндрического металлического сосуда с внутренним диаметром d. Для контроля величины тока между электродами в прототипе используется заземленный блок контроля проводимости диэлектрической жидкости. Заземленный блок контроля проводимости диэлектрической жидкости в прототипе, контролирует изменение тока проводимости, и при прекращении изменения тока в течение определенного времени (которое указывает, что жидкость очистилась от примесей) на его выходе появляется сигнал, который через управляющий вход блока источника переменного напряжения промышленной частоты отключает высоковольтный трансформатор. При заливе другой очищаемой диэлектрической жидкости, или такой же жидкости от такого же трансформатора, но с более высокой ее проводимостью (например, сильное загрязнение проводящими углеродосодержащими загрязнителями и водой средой), рабочий ток вторичной высоковольтной обмотки трансформатора может превысить допустимый ток. В этом случае придется (иногда достаточно сильно) снижать высокое рабочее напряжение высоковольтного трансформатора, за счет уменьшения напряжения его питания по первичной стороне с помощью блока источника переменного напряжения промышленной частоты, а это равносильно уменьшению производительности и качества очистки диэлектрических жидкостей высоковольтных очистителей.
1
1
Установка в металлический сосуд с выпуклым дном диаметром d других электродов в форме винтовой спирали, с его другим диаметром d, при том же или другом равномерном шаге намотки витков спирали h, так же может привести как к превышению вторичного тока высоковольтной обмотки трансформатора, так и к не полному использованию высоковольтного трансформатора по высокому напряжению и мощности. Эффективность очистки различных диэлектрических жидкостей в установке прототипа сильно зависит от геометрических размеров устройств по высоте металлического сосуда с выпуклым дном диаметром d и высоте электрода в виде винтовой спирали с равномерным шагом намотки витков h спирали, то есть от его количества витков по высоте электродов, и соответственно по току проводимости от витков многовитковых спиралей к стенке металлического сосуда. Для очистки диэлектрических жидкостей различной загрязненности (проводимости), это может потребовать наличия достаточно большого количества и разнообразия (по числу виткам, требуемым зазорам, ширине (толщине) провода индуктирующего витка) требуемых электродов в форме винтовой спирали, изготовление которых может быть достаточно сложным и трудоемким, кроме того, требуется дополнительные площади для их хранения. Тем более, что электростатические очистители в своей работе, требуют стабильное высокое напряжение и номинальный рабочий ток по высокой стороне высоковольтных трансформаторов, не выходящих за большие пределы их паспортных значений.
Для удобства очистки диэлектрических жидкостей методом электроконвективной очистки, требуется оптимизация конструкции ванны устройства, оптимальных параметров очистительных электродов и их геометрических размеров.
1
Широкая ванна металлического сосуда и малая его высота (диаметр d равен высоте сосуда или больше его высоты в 1,1-1,5 раза), делает затруднительным конвективную очистку диэлектрической жидкости, располагающейся в центральной зоне электрода винтовой спирали (индуктора), однако крепление нижнего конца винтовой спирали (короткого индуктора) к верхнему концу диэлектрической трубке у выпуклого дна сосуда для таких геометрических размеров металлического сосуда более доступно. Последнее не является определяющим, так как основное назначение очистителя определяется параметрами его качества очистки, расходом электроэнергии, производительностью и требуемого для этого полного времени очистки диэлектрической жидкости, включая необходимые подготовительные операции. Поэтому широкая рабочая ванна металлического сосуда и малая его высота неэффективны и не приемлемы.
1
1
Изготовление металлического сосуда с узкой ванной и большой его высотой (высота сосуда больше его диаметр d в 2,0-3,0 раза и более), делает затруднительным крепление нижнего конца винтовой спирали (относительно длинного индуктора) к верхнему концу диэлектрической трубке у выпуклого дна сосуда. Это так же является одним из недостатков прототипа. Кроме того, конвективная очистка диэлектрической жидкости, располагающейся в центральной зоне электрода винтовой спирали (относительно длинного индуктора), будет зависеть от соотношения внутреннего диаметра d металлического сосуда с выпуклым дном к наружному диаметру d винтовой спирали (то есть от величины зазора между электродами), от шага намотки витков h и числа витков электрода винтовой спирали (или от соотношения количества витков металлического сосуда (один виток) к количеству витков винтовой спирали с шагом намотки его витков h) и электрической проводимости очищаемой диэлектрической жидкости.
На наш взгляд, оптимальным соотношение высоты металлического сосуда с коническим дном (внутри которого устанавливается индуктор в виде винтовой спирали) к его внутреннему диаметру должно быть в пределах от 2,5 до 3,0.
Например, если требуемый объем очищаемой диэлектрической жидкости составляет 50 литров, коэффициент заполнения рабочего объема цилиндра жидкостью примем равным 0,8, то при внутреннем диаметре металлического сосуда 250 мм, его высота должна составить 637 мм. Соотношение высоты рабочего цилиндра к его диаметру получается равным 2,55. Крепление нижнего конца винтовой спирали (такого индуктора) к верхнему концу диэлектрической трубке у выпуклого дна сосуда (прототипа) будет затруднительным, тем более, что зазор между винтовой спиралью и внутренним диаметром металлического сосуда (цилиндра) может быть до 20 мм и более. То есть при высоте 637 мм доступное внутреннее пространство будет менее 200 мм (при наличии каркаса и его размеров, на котором крепится электрод в форме винтовой спирали).
Если требуемый объем очищаемой диэлектрической жидкости составляет 100 литров, коэффициент заполнения рабочего объема цилиндра жидкостью примем равным 0,8, то при внутреннем диаметре металлического сосуда 300 мм, его высота должна составить 885 мм. Соотношение высоты рабочего цилиндра к его диаметру получается равным 2,95
Если требуемый объем очищаемой диэлектрической жидкости составляет 200 литров, коэффициент заполнения рабочего объема цилиндра жидкостью примем равным 0,8, то при внутреннем диаметре металлического сосуда 400 мм, его высота должна составить 995 мм. Соотношение высоты рабочего цилиндра к его диаметру получается равным 2,5.
При внутреннем диаметре металлического сосуда 400 мм и более, объемная конвективная очистка и движение очищаемых жидкостей и их компонентов, для рассматриваемых индукторов (электродов в форме винтовых спиралей с равномерным шагом намотки витков, как в прототипе) на наш взгляд уже не эффективны, не производительны и не целесообразны..
Данные соотношения высоты металлического сосуда (в том числе и для рассматриваемой полезной модели с коническим дном, внутри которого устанавливается индуктор в виде винтовой спирали) к его внутреннему диаметру равными от 2,5 до 3,0, являются достаточно удобными для большинства очистителей объемом от 50 до 200 литров, однако крепление нижнего конца винтовой спирали (индуктора) к верхнему концу диэлектрической трубке у выпуклого дна сосуда, для прототипа всегда будет затруднено и трудоемко и для таких геометрических размеров, особенно при смене индуктора на требуемый, или при его извлечении для чистки внутренних поверхностей металлического сосуда от осевших на нем загрязнителей. Затруднена и механическая чистка глубинных поверхностей «глухих» металлических сосудов прототипа, особенно в близости от его сварного выпуклого дна.
1
Конструкция металлического сосуда прототипа с выпуклым дном, так же не является оптимальной. При относительно больших и даже малых диаметрах d металлического сосуда, осуществить качественный слив и удаление различных загрязнителей, например осевших на поверхность выпуклого дна твердых или скоагулированных частиц, загрязнителей и воды, извлеченных из различных диэлектрических жидкостей, может быть не эффективным и не рациональным. Это может быть связано с тем, что различные твердые, органические и не органические загрязнители и вода имеют различные коэффициенты поверхностного натяжения и характеризуются различной смачиваемостью их с металлом, из которого изготовлен металлический сосуд или его выпуклое дно. Особенно большой сброс и потери, например, очищенного масла, могут быть при образовании на выпуклом дне большого количества воды, или при необходимости реализации требований сброса воды во время очистки, не допуская возникновений режимов коротких замыканий в очистителе, а так же при возникновении вихревых воронок над трубкой слива и захвата очищаемого масла вихревыми потоками, и из-за возможного частичного засорения трубки слива очистителя загрязнителями и от других факторов. Это так же является недостатком конструкции прототипа.
Выпуск очищенной диэлектрической жидкости через трубку из изоляционного материала, расположенной над дном, внутри сосуда, в прототипе характеризуется и сбросом большого количества очищенного масла в виде отхода, определяемого высотой hi, расстояния от верхнего края изоляционной трубки на котором крепится контакт винтовой спирали до выпуклого дна. Эта высота (hi) и выпуклое дно не могут являться оптимальными геометрическими параметрами для полного и качественного сброса, смыва, выдавливания и слива загрязнителей осевших на выпуклое дно металлического сосуда различных загрязнителей от различных очищаемых диэлектрических жидкостей.
1
Для очистки выпуклого дна от осевших в нем загрязнителей, после съема электрода в виде винтовой спирали, его чистка будет достаточно трудной и затратной, особенно при относительно большой высоте металлического сосуда с выпуклым дном и относительно малом его диаметре d ограничивающим доступ к «глухому», сварному дну, и наличия на нем постоянно закрепленной диэлектрической трубки, что так же является недостатком прототипа.
Очистка внутренних боковых стенок металлического сосуда с выпуклым дном от осевших на его боковой поверхности загрязнителей, так же затруднительна. Для качественной очистки устройства, необходима его полная разборка от закрепленного электрода, применение различных механических и моющих средств, а при наличие внутри устройства изоляционной трубки выпуска очищенной диэлектрической жидкости с ее контактными приспособлениями для крепления спирального электрода, ограничивается доступ и к очищаемым боковым поверхностям металлического сосуда, и к чистке выпуклого дна «глухого» металлического сосуда, что так же является недостатком прототипа.
Для контроля величины тока между электродами в прототипе используется заземленный блок контроля проводимости диэлектрической жидкости. Заземленный блок контроля проводимости диэлектрической жидкости, в прототипе контролирует изменение тока проводимости, и при прекращении изменения тока в течение определенного времени (которое указывает, что жидкость очистилась от примесей) на его выходе появляется сигнал, который через управляющий вход блока источника переменного напряжения промышленной частоты отключает высоковольтный трансформатор.
Данный блок имеет недостатки, заключающиеся в том, что он является достаточно сложным, в своем составе предполагает наличие устройства контроля прекращения изменения тока в течение определенного времени. Блок времени, контроль и сравнение токов, характеризующих окончание процессов очистки различных загрязненных диэлектрических жидкостей, должны быть протестированы и заданы с определенной точностью, это все предполагает наличие сложных алгоритмов, задания требуемых конечных параметров по контролируемому току для различных видов диэлектрических жидкостей и их загрязнений, делает устройство малопригодным для широкого класса очищаемых диэлектрических жидкостей.
Высоковольтная очистка (с рабочими напряжениями 8-10 кВ и выше) различных диэлектрических жидкостей объемами до 200 литров, чаще всего осуществляются от различных высоковольтных трансформаторов, с рабочими токами 15-20 миллиампер и ниже. Контроль их и сравнение в течение циклов времени, требует экранирование блока от электромагнитных полей, заземления. При отсутствии изменений тока очистителя (в течение заданного цикла времени) на выходе измерительного блока появляется сигнал, который через управляющий вход блока источника переменного напряжения промышленной частоты отключает высоковольтный трансформатор, то есть требуются дополнительные промежуточные силовые (от нескольких ампер) коммутирующие устройства, что так же повышает стоимость устройства.
Процессы очистки различных диэлектрических жидкостей до требуемых параметров, зависят от геометрических размеров и конструктивных исполнений электродов очистителей, от шага намотки витков электрода винтовой спирали (индуктора), от толщины индуктирующего провода, от числа витков винтовых спиралей, от электрических режимов работы очистителей, величины высокого напряжения на рабочих электродах, от величины рабочего тока между электродами очистителя, от частоты источника питания, от проводимости и характера загрязнителей, входящих в очищаемые диэлектрические жидкости и многих других параметров. Поэтому процессы очистки различных диэлектрических жидкостей могут быть от нескольких часов до десятка часов, особенно если требуется очистка их от различных растворенных газов и отсутствия в них воды (или очень малое остаточное содержание воды). Автоматизированное контролирование изменения тока проводимости (изменения величин - миллиамперы или доли микроамперов) в течение определенного времени (требующего хотя бы приближенного задания параметров времени от десятков минут до нескольких часов) так же не могут являться однозначными, оптимальными и окончательными, для выдачи сигнала, который через управляющий вход блока источника переменного напряжения промышленной частоты, в прототипе отключает высоковольтный трансформатор. Для качественной очистки некоторых диэлектрических жидкостей, чаще всего требуется предварительный их дорогостоящий входной контроль по многим параметрам, а так же опытные данные и таблицы режимов их очистки, что так же трудоемко и достаточно дорого. Поэтому нами в полезной модели предложен простой, дешевый и визуальный (наглядный) контроль за ходом процессов очистки различных диэлектрических жидкостей, с условиями и возможностями выбора и коррекции оптимальных режимов электрических параметров работы электростатического очистителя.
Задачей полезной модели является создание высокоэффективной, универсальной, не дорогой, надежной и удобной в обслуживании промышленной установки предназначенной для очистки широкого класса различных масел и других диэлектрических жидкостей.
Технический результат, полученный от использования в промышленности полезной модели, заключается в упрощении и удешевлении процессов очистки, расширяются технологические возможности очистителей для различных типов очищаемых диэлектрических жидкостей, сокращается время необходимое для подготовки очистителя к работе, повышается производительность работы очистителя, снижается трудоемкость очистки внутренней поверхности металлического сосуда очистителя от осевших на нем загрязнителей, повышается производительности и качество очистки различных диэлектрических жидкостей, снижаются затраты на потребление электроэнергии, снижаются затраты на снятие и установку электродов очистителя, для удобства обслуживания и наглядного контроля протекания процессов очистки различных диэлектрических жидкостей очиститель снабжается простым контролирующим и измерительным устройством. Все это позволяет обеспечить качественную очистку масел и других диэлектрических жидкостей от различных загрязнителей, обеспечить их возврат в производство, или перевести очищаемые масла в другой вид (очищенной) продукции для реализации их сторонним организациям.
Сущность заявленной полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Устройство для очистки диэлектрических жидкостей содержит высоковольтный трансформатор, блок контроля тока проводимости диэлектрической жидкости, цилиндрический металлический сосуд с коническим дном, перфорированный цилиндрический электрод, который может располагаться внутри цилиндрического металлического сосуда с коническим дном и имеет с ним электрический контакт, в котором соосно располагается вставной (съемный) электрод в форме винтовой спирали, при этом электрод в форме винтовой спирали выполнен с не равномерным шагом намотки витков по его длине, или шаг намотки витков электрода винтовой спирали выполнен с его уменьшением в сторону от верхнего края цилиндрического металлического сосуда к его конусному дну, при этом винтовая спираль с не равномерным шагом намотки витков, или со сгущением витков в нижней ее части, имеет постоянный контакт с диэлектрическим каркасом, на котором закрепляется конец винтовой спирали, а для контроля протекания процессов очистки различных диэлектрических жидкостей, верхний конец электрода винтовой спирали закреплен на диэлектрической пластине, на которой так же крепится диэлектрический каркас с размещенной на нем винтовой спирали, и соединен в высоковольтной обмоткой трансформатора через высоковольтный диод и миллиамперметр постоянного тока.
Диэлектрическая пластина, на которой крепится диэлектрический каркас с размещенным на нем электродом в форме винтовой спирали, выполняется с просверленными в нем отверстиями, для выхода различных газов в окружающую атмосферу из очищаемых диэлектрических жидкостей.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которые совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлена схема заявленного устройства для очистки диэлектрических жидкостей.
Здесь: 1 - цилиндрический металлический сосуд; 2 - конусное дно сосуда; 3 - изолированные стойки; 4 - электрод в форме винтовой спирали; 5 - перфорированный цилиндрический электрод; 6 - заплечики перфорированного цилиндрического электрода; 7 - высоковольтный источник питания; 8 - узел крепления электрода винтовой спирали к стойке диэлектрического каркаса; 9 - шаровой кран слива очищенной жидкости; 10 - патрубок; 11 - шаровой кран сброса загрязнителей и полного слива..
Устройство, далее установка, содержит цилиндрический металлический сосуд 1 с внутренним диаметром равным D вн и высотой Н, и имеющий конусное дно 2 с углом наклона α. Цилиндрический металлический сосуд 1 с конусным дном 2, устанавливается на изолированных стойках 3. Внутри металлического сосуда может располагаться электрод 4 в форме винтовой спирали (индуктора) с наружным диаметром равным D ин и длиной L ин. Электрод 4 в форме винтовой спирали (индуктора), выполняется с не равномерным шагом намотки витков (t1) и (t2) по длине индуктора L ин. Внутри цилиндрического металлического сосуда 1 может располагаться вставной (съемный) перфорированный цилиндрический электрод 5, выполненный из нержавеющего листового железа с внутренним диаметром равным D ц, и имеющий под действием собственного веса электрический контакт с металлическим сосудом 1 на его заплечиках 6. Цилиндрический металлический сосуд 1 и электрод в форме винтовой спирали (индуктор) подсоединяются к высоковольтному источнику питания 7. Высоковольтный источник питания 7 содержит высоковольтный трансформатор Т, подключаемый по первичной стороне к переменному напряжению промышленной частоты (50 Гц), через предохранитель FU, амперметр переменного тока РА1, вольтметр PV, регулятор напряжения R, с помощью выключателя SA, и блок контроля тока проводимости диэлектрической жидкости, содержащий миллиамперметр постоянного тока РА2 и высоковольтные диоды VD1 и VD2 и подключаемые к первому контакту выхода высокого напряжения высоковольтного трансформатора Т. Нижний конец электрода винтовой спирали (индуктора) 4 подсоединяется к стойке диэлектрического каркаса 8, на котором крепится винтовая спираль (конструктивное исполнение стойки диэлектрического каркаса не приводится). Шаровой кран 9, расположенный на боковой стенке цилиндрического металлического сосуда 1, предназначен для слива очищенных масел или других очищенных диэлектрических жидкостей. Сброс загрязнителей и полный слив очищаемых жидкостей из цилиндрического металлического сосуда 1 с конусным дном 2, осуществляются через патрубок 10 и шаровой кран 11. Корпус цилиндрического металлического сосуда 1 и другой, второй контакт выхода высокого напряжения высоковольтного трансформатора Т, соединяются между собой и заземляются.
Устройство (установка) для очистки диэлектрических жидкостей работает следующим образом.
Исходная загрязненная диэлектрическая жидкость заливается в цилиндрический металлический сосуда 1. Шаровые краны 9 и 11 при этом закрыты. Во внутрь цилиндрического металлического сосуда 1, соосно устанавливается вставной (съемный) перфорированный цилиндрический электрод 5 с внутренним диаметром равным D ц, который под действием собственного веса имеет электрический контакт с металлическим сосудом 1 на его заплечиках 6. Внутренний размер D вн металлического сосуда 1 и наружный размер вставного (съемный) перфорированного цилиндрического электрода 5, выполненный из тонкостенного нержавеющего листового железа (толщиной 1,5-2,5 мм) с внутренним диаметром равным D ц, выбираются таким образом, чтобы зазор между ними был порядка 10-15 мм, но не более 20 мм. Во внутрь перфорированного цилиндрического электрода 5, соосно устанавливается вставной (съемный) электрод 4 в форме винтовой спирали (индуктора) с наружным диаметром D ин, который может выполняться с различным количеством витков и выполняться с различным, в том числе и с не равномерным шагом намотки витков (t) по длине индуктора L ин. Длина (высота) индуктора L ин не должна превышать высоту вставного (съемного) перфорированного цилиндрического электрода 5 и оба они не должны быть более высоты H цилиндрического металлического сосуда 1. Зазор между индуктором с наружным диаметром D ин и перфорированным цилиндрическим электродом 5, с внутренним диаметром равным D ц, для очистки различных диэлектрических жидкостей не должен быть более 20 мм. Величина зазора между электродами (4) и (5) может определяться и ограничиваться размерами (толщиной или диаметром) проволоки или шины, из которого навивается электрод 4, выполненный в форме винтовой спирали (индуктора). По нашим данным диаметр не изолированного проводника, из которого изготавливается наш индуктор (электрод в форме винтовой спирали) не должен быть более 1,0 мм, а для некоторых диэлектрических жидкостей даже 0,3 мм и меньше. Это связанно с тем, что при очистке эмульгированная, молекулярная вода может прочно удерживаться в различных диэлектрических жидкостях, во многих вторичных маслах, извлекаемых из различных отработанных или рабочих промышленных технологических жидкостей (СОЖ, эмульсий, моющих растворов), может сильно удерживаться в различных обводненных маслах, в мазуте (при пропарке емкостей) и в других жидкостях.
При очистке, молекулярные воды скапливаясь, или концентрируясь у тонких проводников электрода (индуктора) быстрее коалесцируют друг с другом и укрупняясь, осаждаются на конусное дно очистителя. Угол α конусного дна очистителя выбирается таким, чтобы он был больше естественного угла откоса для различных загрязнителей (механических частиц, воды и других) и способствовал их естественному осаждению вдоль наклонной плоскости конусного дна к вершине конуса, для их сбора и сброса из очистителя. Из нашего опыта, для большинства загрязнителей он находится в пределах 30-45°. Такое исполнение устройства для очистки диэлектрических жидкостей не позволяет вовлекать осаждаемую воду (в глубь конусной воронки) индукционной катушкой (электрода в виде винтовой спирали) в конвективный оборот и значительно повысить качество очистки различных диэлектрических жидкостей.
Металлические сосуды 1, 5 и электрод 4 в форме винтовой спирали (индуктора) подключаются к высоковольтному источнику питания 7. Между электродами 1, 5 и 4 возникает неравномерное переменное электрическое поле, а блок контроля тока проводимости диэлектрической жидкости, содержащий миллиамперметр постоянного тока РА2, подключенный через высоковольтный диоды VD1, совместно с вольтметром PV и амперметром переменного тока РА1, подключенных по первичной стороне высоковольтного трансформатора, позволяют контролировать эффективность его работы для выбранных геометрических размеров используемых электродов и исходной электропроводности очищаемых масел и других диэлектрических жидкостей.
Здесь, так же как и в прототипе (Патент РФ №2322305) очищаемая диэлектрическая жидкость, находится в неоднородном электрическом поле [Михеев Г.М., Михеев Г.М., Тарасов В.Α., Михеева Т.Г. Электроконвективная очистка жидкого диэлектрика. Письма в ЖТФ, 2008, том 34, вып. 9, стр. 65-72]. В электростатическом иоле цилиндрического индуктора на каждый элемент объема жидкого диэлектрика действует составляющая силы, зависящая от квадрата градиента напряженности электрического поля и направленная в область с наибольшей напряженностью электрического поля. Поскольку эта сила пропорциональна квадрату градиента напряженности, ее направление определяется только формой и расположением электродов и не зависит от того, подано на электроды постоянное или переменное напряжение. Очевидно, что частицы примесей, находящиеся в жидком диэлектрике и имеющие различные значения диэлектрической проницаемости, в неоднородном электрическом поле движутся по различным траекториям под действием пондеромоторных сил. Частицы с высокой диэлектрической проницаемостью интенсивно перемещаются в области с большими значениями градиента квадрата напряженности электрического поля. Таким образом, под воздействием неоднородного электрического поля в дисперсных системах за счет электроконвекции будет происходить перераспределение частиц дисперсной фазы. Вследствие этого могут образоваться области с высоким содержанием примесей и структуры, ориентированные вдоль силовых линий.
Взаимодействие турбулентных потоков жидкости от электрода в форме винтовой спирали (индуктора с зазорами внутри и с наружи его витков) со стенками металлических сосудов 1 и перфорированного цилиндрического электрода 5, способствует эффективному выделению и оседанию инородных частиц, в первую очередь на внутренней поверхности перфорированного цилиндрического электрода 5..
При подаче высокого напряжения в жидкости, находящейся в системе металлических сосудов (позиции 1 и 5) и индуктора 4, возникают вихревые потоки. На начальном этапе, например, при очистке сильно загрязненного трансформаторного масла, осаждение углеродосодержащих частиц примесей происходит на внутренней поверхности перфорированного цилиндрического электрода 5, в зонах напротив витков винтовой спирали (индуктора) металлического электрода, так как зазор между индуктором и стенками вставного (съемного) перфорированного цилиндрического электрод 5 не большой. При этом образующийся углеродный след на поверхности перфорированного цилиндрического электрода 5 будет имеет вид спирали. Затем, с течением времени, вся внутренняя поверхность перфорированного цилиндрического электрода 5 покрывается слоем углеродного материала. Накопление углеродных частиц также происходит на витках металлического электрода, а влага, находящаяся в масле, укрупняясь выделяется на дне сосуда. Удаляющиеся из жидкостей различные растворенные в них газы, выходят через верх просверленной диэлектрической пластины, на котором крепятся диэлектрический каркас (изоляционные стойки) и размещается индуктор. Таким образом, происходит постепенное очищение загрязненного масла от инородных частиц и загрязнителей.
Слив очищенного масла осуществляется через шаровой кран 9, расположенный на боковой стенке металлического сосуда 1. Слив очищенного масла осуществляется «тонкой» струйкой без разборки очистителя, или после аккуратного извлечения индуктора 4 (электрода в форме винтовой спирали) и металлического перфорированного экрана 5 и некоторой выдержки (отстоя) очищаемого масла от возможных отрывов загрязнителей от поверхности электродов. Слив очищенного масла «тонкой» струйкой может быть и при наличии высокого напряжения на электродах. В этом случае, перед открытием шарового крана 9, напряжение на электродах предварительно должно быть отключено выключателем SA, высоковольтного источника питания 7.
При очистке различных масел и нефтепродуктов, извлекаемых из различных СОЖ, эмульсий, моющих растворов и других технологических жидкостей и сточных вод, предлагаемое устройство может иметь несколько шаровых кранов, расположенных на боковой поверхности металлического сосуда 1 по его высоте Н. Это связано с тем, что при очистке таких масел (нефтепродуктов) и некотором их отстое, может происходить разделение масел по фракциям, по высоте H металлического сосуда 1, на легкую, среднюю и тяжелую фракции. Их выпуск через краны расположенные на различных высотах металлического сосуда, позволяет дополнительно осуществлять избирательный сбор того или иного масла, имеющего те или иные свойства и товарную ценность.
Полный слив загрязнителей из очистителя осуществляется шаровым краном 11.
Существенным преимуществом использования вставного (съемного) перфорированного цилиндрического электрода 5, по сравнению с прототипом, является то, что он легко может быть извлечен из очистителя вместе с индуктором и быстро подвергнуты качественной ручной или механической очистке. В отличие от прототипа здесь не требуется полный слив масла, загрязнителей, отсоединений нижнего контакта электрода винтовой спирали от диэлектрической трубки у выпуклого дна сосуда.
После извлечения перфорированного цилиндрического электрод 5 вместе со вставным (съемным) индуктором 4, внутренняя поверхность цилиндрического металлического сосуда 1, в случае необходимой ее чистки, становится более открытой и доступной чем в прототипе. Практически же, при наличии перфорированного цилиндрического электрод 5, внутренняя поверхность цилиндрического металлического сосуда 1 не загрязняется.
Другим преимуществом устройства является то, что в отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве можно быстро заменить загрязненный перфорированный цилиндрического электрод 5 на новый, тем самым увеличить производительность работы очистителя.
В процессе очистки электропроводность очищаемых масел (диэлектрических жидкостей) уменьшается, это приводит к тому, что процесс очистки во времени замедляются. Процессы очистки диэлектрических жидкостей могут быть достаточно длительными от нескольких часов, до десятка часов (в зависимости от жидкостей и предъявляемым к ним требованиям). Увеличить величину высокого напряжения выше номинального (паспортного) значения нельзя, поэтому в предлагаемом устройстве полезной модели, в место извлеченного индуктора вместе с перфорированным электродом, может быть легко и быстро установлен как любой другой индуктор, с другими параметрами количества витков, шагом намотки витков, другой конструкции, с другими геометрическими размерами D ин, так и перфорированный электрод с другими параметрами D ц. Например, легко заменить исходный индуктор 4 на индуктор с большим диаметром D ин, и тем самым сократить зазор между индуктором и тем же перфорированным цилиндрическим электродом 5, далее легко установить требуемые электрические режимы работы устройства источником питания (7), не выходя за пределы паспортных значений режимов работы высоковольтного трансформатора (Т). Это значительно сокращает время очистки различных диэлектрических жидкостей, сокращает время различных подготовительных операций, повышает производительность установки, дает экономию электроэнергии и повышает качество очистки, что тоже является преимуществами предлагаемой полезной модели.
В полезной модели устройства для очистки диэлектрических жидкостей, на каждый элемент объема жидкого диэлектрика действует составляющая силы, зависящая от квадрата градиента напряженности электрического поля индуктора и направленная в область с наибольшей напряженностью электрического поля. Очевидно, что частицы примесей, находящиеся в жидком диэлектрике и имеющие различные значения диэлектрической проницаемости, в неоднородном электрическом поле движутся по различным траекториям под действием пондеромоторных сил. Частицы с высокой диэлектрической проницаемостью интенсивно перемещаются в области с большими значениями градиента квадрата напряженности электрического поля. Так, как диэлектрическая проницаемость воды (ε=81) и некоторых других загрязнителей, попадающих или образующихся в различных диэлектрических жидкостях, значительно больше диэлектрической проницаемости масел (ε=2,2-2,4), то под воздействием неоднородного электрического за счет конструктивного исполнения самого индуктора (в отличие от прототипа), так же можно значительно повысить эффективность, производительность и качество очистки различных диэлектрических жидкостей. В полезной модели, это достигается с применением индукторов других конструкций, которые в отличие от прототипа (цилиндрического электрода в виде винтовой спирали с равномерным шагом (h) намотки витков по длине электрода) выполняются с неравномерным шагом намотки витков, то есть с непрерывным сгущением (уменьшением шага намотки) витков индуктора от верхнего конца электрода к его нижнему концу, в сторону конусного дна. Такой электрод (индуктор), по сравнению с прототипом, создает еще более сильное неоднородное поле, с увеличением напряженности поля по высоте электрода в сторону конусного дна электростатического очистителя. Использование такого электрода еще больше повышает качество очистки различных диэлектрических жидкостей от воды и других органических и не органических загрязнителей, повышает производительность работы очистителя, обеспечивает направленное движение воды и некоторых других загрязнителей в сторону конусного дна очистителя, где они легко осаждаются и далее удаляются.
Другая конструкция предлагаемого электрода в форме винтовой спирали (индуктора) представлена на рисунке (фиг. 1). Электрод (индуктор) выполняется двух секционным, так что на длине L ин1 он выполняется с шагом (t1), а на длине L ин2 он выполняется с шагом (t2), причем величина шага (t1) больше величины шага (t2). Такой электрод, так же создает сильное неоднородное поле, с высокой напряженностью поля около конусного дна электростатического очистителя, характеризуется высокими показателями по качеству очистки различных диэлектрических жидкостей, от воды и других органических и не органических загрязнителей, характеризуется высокой его производительностью, а так же лучшими условиями и доступа к последующей чистке внутренних поверхностей загрязняемой зоны перфорированного электрода 5 от открытого его торца.
Выполнение цилиндрического электрода 5 перфорированным по всей его поверхности сохраняют требуемую циркуляцию и движение очищаемых диэлектрических жидкостей и их компонентов, а учитывая, что он является съемным (вставным), то это значительно облегчает очистку его внутренних поверхностей от улавливаемых ими загрязнителей. Кроме того, изготавливая несколько таких вставных электродов с различными диаметрами D ц, для одного и того же металлического сосуда 1, можно сократить потребность в индукторах различных диаметров D ин, для очистки различных по загрязненности диэлектрических жидкостей, обеспечивая оптимальные режимы работы очистителя и экономию электроэнергии.
Настройка и установка электрического режим работы устройства для очистки различных диэлектрических жидкостей осуществляется не дорогим и простым в исполнении высоковольтным источником питания 7.
Для выбранной (или подобранной из опыта эксплуатации очистки различных диэлектрических жидкостей) геометрии очистной установки, определяющейся в первую очередь величиной зазора между цилиндрическим перфорированным электродом 5 и индуктором (в форме винтовой спирали) 4, от параметров самого индуктора 4 (его конструктивного исполнения, шага намотки витков, количества витков, диаметра (или толщины) провода индуктора и других его параметров), а так же от зазора между цилиндрическим металлическим сосудом 1 и перфорированным цилиндрическим электродом 5, для очищаемой диэлектрической жидкости (определенной электропроводимости) подаем высокое напряжение на электроды 4 и 5 (1) от высоковольтного трансформатора Т. При этом, например, при подаче номинального напряжения 220 Вольт по первичной стороне трансформатора, на его вторичной обмотке должно быть высокое напряжение близкое к его номинальному значению (например, 10 кВ) и ток во вторичной обмотке трансформатора при этом должен быть близким к его паспортному, номинальному значению (например, 12 миллиампер).
Контроль тока проводимости между электродами высокого напряжения измеряется миллиамперметром постоянного тока РА2, включенного последовательно через высоковольтный диод VD1, без его прямого заземления. Миллиамперметр постоянного тока РА2, измеряет величину протекающего тока только от одного полупериода высокого напряжения, поэтому реальная (полная) величина протекающего тока от показаний миллиамперметра РА2 должна быть удвоена. При необходимости его шкала может быть легко переградуирована. Диод VD2 служит для защиты миллиамперметра РА1 от возможных перенапряжений. Это значительно сокращает стоимость измерительного устройства установки, а «растянутая» шкала прибора РА2, позволяет более точно судить о происходящих процессах очистки и эффективности работы очистителя.
Подать высокое напряжение на электроды близкое к номинальным значениям (10 кВ) и при этом с близким вторичным током к номинальному значению тока трансформатора (в нашем примере 12 миллиампер), при большой или различных исходных проводимостях диэлектрических жидкостей не всегда удается. Поэтому в рассматриваемом устройстве полезной модели, в отличие от прототипа, можно легко и быстро изменить и поменять его первоначальные устройства на устройства с его другими геометрическими размерными параметрами.
При высокой первоначальной проводимости очищаемых жидкостей, можно снизить величину высокого напряжения и тем самым установить ток во вторичной обмотке трансформатора не выше номинального значения (или близкого к его паспортному значению), с помощью регулятора напряжения R. Однако недоиспользование в электростатическом очистителе высокого напряжения ниже номинального (в некоторых случаях оно может быть снижено до 4-5 кВ) значительно ухудшают процессы очистки и качества очистки, очень сильно увеличивают необходимое для этого время. Контроль использования высоковольтного трансформатора Τ по его установленной и потребляемой мощности при этом осуществляется по его первичной стороне с помощью вольтметр PV и амперметра переменного тока РА1.
В процессе очистки жидкостей, в течение определенного времени происходит постоянное уменьшение ее проводимости, за счет осаждения углеродосодержащих загрязнителей, воды и других органических и не органических загрязнителей из объема очищаемых жидкостей. Это легко, просто и визуально контролируется и наблюдается по показанию миллиамперметра РА2. Величина тока проводимости, по мере очистке различных диэлектрических жидкостей, постепенно снижается.
Быстрое первоначальное снижение величины рабочего тока, достигаемое в очистителе с новыми индукторами полезной модели, на несколько пониженных значениях высокого напряжения, в некоторых случаях и без смены электродных систем позволяют увеличить его рабочие напряжения и токи, без существенного снижения производительности работы очистителя в целом. Это так же является одним из преимуществ, предлагаемых в полезной модели новых конструкций индукторов.
В качестве регулятора напряжения R, можно использовать простые и широко распространенные полупроводниковые регуляторы, или осуществлять питание высоковольтного трансформатора от регулируемого автотрансформатора (латора), подсоединяя его к клеммам (А) и (В) высоковольтного трансформатора со своими измерительными приборами РА1, PV и защитой FU.
Процессы очистки различных диэлектрических жидкостей могут длиться от нескольких часов, до десятка часов. Прекращение уменьшения тока, или его стабилизация, могут служить показателями окончания очистки жидкостей до определенных параметров, определяемых точностью измерения и используемых для этих целей очистных электродов.
В сравнении с прототипом все это, так же значительно сокращает стоимость измерительного устройства установки, делает его простым и надежным, а «растянутая» шкала измерительного миллиамперметра постоянного тока (прибора РА2), позволяет более точно и визуально судить о происходящих процессах очистки и эффективности работы очистителя в целом.
Результаты лабораторных исследований очистки различных трансформаторных масел, масел извлекаемых из различных отработанных и рабочих смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и эмульсий, масел извлекаемых из различных моющих растворов, обводненных и загрязненных масел от различных вакуумных установок, показали высокое их качество очистки, проведенные на заявленной лабораторной установке, исследования подтверждают, что установка позволяет обеспечить высококачественную глубокую очистку различных масел, удовлетворяющих всем требованиям промышленных производств.
Возможность промышленного применения заявленных технических решений не вызывает сомнений, поскольку предложенное устройство (установка) может быть изготовлена промышленным способом из простейших известных материалов с использованием известных технологий и технических средств (листового нержавеющего железа, резка, гибка, сварка, трубопроводы, шаровые краны, изоляционные прутковые и листовые материалы, проволока, полупроводниковые радиодетали, измерительные приборы и т.п.), что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствию условию «промышленная применимость».
Использование заявленного решения со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает возможность получения универсальной, компактной, недорогой, надежной, удобной и экономичной установки (устройства), обеспечивающей сокращение потребления различных диэлектрических жидкостей и масел в промышленных производствах, а так же их очистке и перевода их в другую товарную продукцию, решая вопросы энерго-ресурсосбережения и вопросы экологии различных больших и малых предприятий.