Проектирование устройства для очистки жидкости на СТО и АТП

Лист1 - Устройство для очистки жидкости.dwg

Промежуточный склад запчастей и материалов
зал собраний 252 м2 (48)
Условные обозначения:
переход в производственный корпус
Партийная организация
Гардероб с отдельными шкавчиками для ремонтных рабочих
Гардероб для водителей и вспомагательных рабочих
Помещение для оформления путевок
Административные и бытовые помещения
кабинет гигиенической и лечебной физкультуры
терапевтический кабинет
Пояснительная записка
Поверхности соединения "корпус-крышка" перед сборкой покрыть уплотнительной пастой типа "Герметик" 2. Радиус закруглений 6-12 мм.
- патрубок для ввода загрязненной воды
- отбойник на входе загрязненной воды
- промежуточные перегородки
- перегородка разделяющая плавающие загрязнения и воду
- патрубок для вывода плавающих загрязнений
-патрубок для ввода очищенной воды
- емкость для накопления легких загрязнений
Схема размещения узлов оборотного водоснабжения на объекте
-фильтр тонкой очистки жидкости
-емкость для очищенной воды
- насос для подачи очищенной воды на объект
- патрубок для подвода воды для очистки фильтра
- объект использующий воду
-линия подачи загрязненной воды на очистку
-патрубок для отвода мехпримесей от фильтра тонкой очистки
-патрубок для отвода мехпримесей
- наклонные боковые стенки
Схема размещения узлов оборотного водоснабжения на объекте"

таблица.docx

Наимено-вание объета
Страна патентообладатель
Вид охранного документа
Номер охранного документа
Сущность технического решения
Установка разделения неустойчивых водонефтяных водомасляных эмульсий
повышение интенсивности гравитационного холодного разделения гидрофобного разделения нефтепродуктосодержащих эмульсий без предварительного ввода через центробежный сепаратор без применения фильтрующих загрузок коалесцентов деэмульгаторов
установкаснабжена вертикальными перегородками разделяющими фильтрационную емкость на секции первая из которых отделена от предыдущей перегородкой с горизонтальным переточным каналом расположенным немного выше центра емкости. Вторая секция отделена от последующей перегородкой края которой расположены на некотором расстоянии от верхнего края и днища емкости образуя два переточных канала верхний для нефтепродуктов нижний для воды.
Разделитель несмешивающихся жидкостей легкой и тяжелых фаз с разной плотностью
повышение эффективности разделения несмешивающихся дисперсных жидких фаз с разной плотностью; расширение диапазона эффективной работы разделителя; повышение производительности разделителя; повышение эффективности сепарации газового потока от капельной жидкости:- повышение надежности и прочности тонкослойного модуля; упрощение монтажа и демонтажа тонкослойного модуля через люк-лаз; уменьшение длины отстойной зоны при изменении технологических параметров разделяемой смеси; выравнивание потоков по поперечному сечению разделителя.
в разделителе несмешивающихся жидкостей включающем корпус отсеки сбора разделенных фаз патрубки входа смеси и выхода разделенных жидких фаз разной плотности отстойную зону с тонкослойными модулями из параллельных коалесцирующих элементов выполненных из листов в виде продольных наклонных перегородок с вогнутыми и выпуклыми желобами направленными в сторону наклона перегородок расположенных друг над другом при этом вдоль поверхностей смежных наклонных перегородок обращенных друг к другу закреплены парные прямоугольные уголки с соприкасающимися между собой полками которые установлены вдоль листов по направлению потока разделяемой газовой смеси при этом соприкасающиеся полки соединены между собой фиксаторами посредством их закрепления в одном из ряда поперечных отверстий выполненных в соприкасающихся полках.
Устройство для очистки воды от углеводородов и механических примесей
повышение коагуляции дисперсной системы в устройстве и исключение смешения уже разделенных фаз.
качество очистки водной составляющей смеси определяется прежде всего тем что устройство содержит емкость предварительной коагуляционной обработки разделяемой смеси где осуществляется значительная коагуляция дисперсной системы.
Способ разделения фаз полидисперсной системы и устройство для его осуществления
упрощение способа и увеличение срока эксплуатации устройства
При прохождении очищаемой жидкости через ряд указанных фильтрующих элементов дисперсные частицы задерживаются на их поверхностях а очищенная жидкость выводится из зоны фильтрации. В результате происходит разделение фаз полидисперсной системы.
Способ разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления
способ организации разделения жидкостных эмульсий и простое по конструкции устройство обеспечивающие высокую эффективность разделения эмульсий
используют фильтрующий блок включающий слои пористо-ячеистого металла либо пористо-ячеистого сплава либо их комбинации с другими фильтрующими материалами
Способ организации разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления
способ организации разделения жидкостных эмульсий в простом и компактном устройстве обеспечивающем компактную упаковку фильтрующих слоев с возможностью их технологически простой установки и замены при сохранении высокой эффективности разделения эмульсий.
Технический эффект заявляемого изобретения заключается в существенном упрощении и удешевлении конструкции для разделения жидкостных эмульсий а также его обслуживания во время эксплуатации за счет того что фильтрующие блоки в этом случае имеют прямоугольный вид что существенно упрощает их изготовление загрузку и замену в них слоев фильтрующего материала.
Сорбирующий материал способ его изготовления и использования
разработка композиционного фильтрующего материала обладающего сорбирующими и коалесцирующими свойствами а также высокой емкостью по углеводородам позволяющего эффективно доочищать воду от эмульгированных нефтепродуктов до уровня ПДК не требующего трудоемкой и энергоемкой регенерации.
разделения устойчивых водомасляных эмульсий содержащим слой в виде объемно-гофрированного нетканого полотна из полимерных волокон с гидрофобной поверхностью и гидрофильного супертонкого волокна имеющего диэлектрическую проницаемость не менее чем на 145 единиц превышающую диэлектрическую проницаемость слоя из полимерных волокон с гидрофобной поверхностью. В качестве гидрофильного супертонкого волокна предпочтительно использовать стеклянные базальтовые или металлические волокна диаметром 1-15 мкм или их сочетание.
Устройство для разделения водомасляных эмульсий и фильтрующий материал
разделения суперустойчивых эмульсий а также материала который при использовании его в устройстве позволял бы эффективно осуществлять укрупнение и выделение мелкодисперсных частиц нефтепродукта на стадии очистки до уровня ПДК в том числе из промышленных и сточных вод.
фильтрующий материал для разделения водомасляных эмульсий который содержит слои различных волокнистых материалов с гидрофобной и гидрофильной поверхностью скрепленные между собой материал выполнен двухслойным при этом один слой выполнен из гидрофобного полимерного волокна в виде нетканого холста объемно-гофрированной структуры а второй - из гидрофильного супертонкого базальтового волокна.
Устройство для разделения фаз двухфазной смеси и его применение для определения физических иили химических параметров этой смеси
разработка устройства для разделения и обновления фаз двухфазной смеси например двухфазной эмульсии типа «жидкость в жидкости» которое помимо прочих удовлетворяет вышеизложенным требованиям.
цели достигаются с помощью устройства для разделения и обновления фаз двухфазной смеси типа «жидкость в жидкости» содержащей первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу циркулирующие в режиме противотока в устройстве для экстракции в системе «жидкость - жидкость» причем упомянутое устройство для разделения выполнено в форме прямого полого цилиндра в котором основная образующая расположена по существу перпендикулярно направлению перемещения жидких фаз и в котором одно из оснований содержит стенку устройства для экстракции или расположено в контакте с этой стенкой

записка.docx

Регламент справка о потентно-информационных исследованиях
Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа
Матрица сравнительного анализа технических решений по критериям эффективности
Разработка функционально – физической схемы устройства для очистки жидкости
Описание устройства для очистки гидросистем
Расчёты подтверждающие работоспособность и надёжность конструкции
Целью курсовой работы является ознакомление с методикой анализа новизны и эффективности создаваемых технических предположений она должна включать в себя следующие разделы: регламент исследований по научно-технической литературе и фондам патентной информации результаты исследований по двум трём показателям назначение описание выбранных для анализа аналогов обоснование прототипа рекомендации по его усовершенствованию.
Целью работы так же является самостоятельное решение инженерных задач по совершенствованию отдельных видов гаражного оборудования что даёт возможность закрепить общетеоретические и практические навыки поиска новых технических решений. Инженерный анализ предполагает выработку конкретных рекомендаций и предположений по применению изменению или отклонению рассматриваемых вариантов а так же обоснование. Процесс состоит из ряда последовательных проектно-конструкторских и исследовательских операций которые рекомендуется проводить придерживаясь следующего порядка:
-определение работоспособности отобранных вариантов технических решений;
-определение физических принципов действия;
-оценивание достоинства и недостатков и определение доминирующих факторов то есть факторов в наибольшей степени влияющих на функционирования оборудования;
-определение характера нагружений надёжности технологичности изготовления монтажа;
-рассматривание сортамента механических физико-химических свойств материала их стоимости;
С ростом численности населения городов в нашей республики год от года наблюдается устойчивая тенденция роста количества личного автотранспорта у граждан. Для обслуживания которых необходимы устройства и приспособления которые смогли бы снизить трудоемкость работ и время на их обслуживания.
При выполнении курсовой работы целью которой будет являться разработка устройства для очистки жидкости необходимо будет учитывать следующие критерии:
-устройство должно иметь высокий показатель производительности;
-устройство должно быть компактными надежным и удобным в работе;
-устройство должно обладать наибольшими эксплуатационными функциональными возможностями и наименьшими энергозатратами;
-устройство должно качественно производить очистку жидкости.
-Устройство должно иметь высокую степень и точность очистки жидкости
После завершения патентного поиска выберем одно из устройств в качестве прототипа и на его основании спроектируем новое устройство для очистки жидкости. Разработанное устройство должно значительно повысить качество работ по балансировке на станциях технического обслуживания.
Регламент поиска: представляет собой программу определяющую область проведения исследований по фондам патентной и другой научно-технической информации.
Регламент составляется на основании задания. Темой для поиска является устройство для очистки жидкости. Предметом для поиска могут быть:
)Устройство в целом (общая компановка принципиальная схема);
)Принцип (способ) работы устройства;
)Конструктивные элементы (элемент);
)Форма связи между элементами;
)Материалы (вещества) используемые для изготовления отдельных элементов устройства;
)Технологии изготовления устройства или его элементов;
)Области возможного применения устройства;
Поиск производится по индексу МПК: B01B116
Раздел В – Различные технологические процессы транспортирование;
B01 – способы и устройства общего назначения для осуществления различных физических и химических процессов (топки обжиговые печи печи реторты общего назначения)
B01D – Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способамиB03BB03D
B01D17 – Разделение жидкостей способами не отнесенными к другим рубрикам например путем термодиффузии (устройства для отделения или удаления жировых маслянистых или подобных веществ из воды сточных вод или их отстоя очистка от нефти или т.п. материалов
Регламент патентно-информационных исследований приведен в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Регламент патентно-информационных исследований
Индексы МКИ НКИ МКПО
Наименование источников информации
Устройство для очистки жидкости
Поиск устройства с высокой степенью очистки производительностью эконо мичностью долговечностью и простой конструкции.
Бюллетени изобретений РФ реферативные журналы.
На основании таблицы 1.1 составляется справка о патентно-информационном исследовании которая представлена в таблице 1.2.
По результатам исследований приведенных в таблице 2 изучается динамика изобретательной деятельности т.е. количество охранных документов выданных организациям фирмам по годам заявок. Патентные исследования проводились на глубину 5 лет.
Для систематизации информации об изобретениях мною был выбран метод составления таблиц графиков отражающих динамику патентования – по странам областям техники и по целям создания патентоспособных объектов техники.
Для того чтобы на графике более подробно просматривалась тенденция изменения изобретательской активности мною были взяты все патенты которые я нашел в соответствии со своим классом Международной патентной классификации за последние 5 лет. Результаты приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Динамика изобретательной деятельности
Наименование объекта
Количество опубликованных изобретении по годам
Проанализировав данные можно сделать вывод о том что самая большая активность изобретательской деятельности по теме приходится на период 2012г. Это в первую очередь связано с необходимостью использования вторичного потребления воды на предприятиях. Проблема очистки производственных сточных вод стояла с самого начала развития промышленности однако в последние годы в связи с возросшими требованиями и недостаточной эффективностью работы очистных сооружений она стала особенно актуальной.
Для определения перспективы развития при помощи метода экспертных оценок проанализируем показатели качества выбранных патентов.
Сущность этого метода заключается в том что на стадии определения значений показателей перспективных изобретений по литературным данным отбирается максимальное возможное число факторов на качественные свойства а также перспективность его развития группа экспертов оценивает ранжирует их по десятибалльной системе. Далее рассчитывается сумма рангов от отклонения средней суммы рангов i. Результаты представлены в таблице 4 и последующих расчётах.
Для оценки технического уровня на основании патентно-информационного исследования составляем таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Уровень развития технического решений
n- число исследуемых показателей
m- число экспериментов
Квадраты отклонений i
X1 – качество очистки
X4 – пропускная способность;
X5 – упрощение конструкции;
Для оценки степени согласованности мнений специалистов используется дисперсионный коэффициент конкордации который рассчитывается по формуле:
В результате расчётов при числе экспертов m=9 и количестве исследуемых факторов n=6 и S=6185 полученно kд=0360.
Значимость коэффициента координации оцениваем с помощью 2-распределения:
Принимаем уровень значимости α=95% число степеней свободы f=n-1=6-1=5 табличное значение 2=11070.
Так как > 2 то с 95% доверительной вероятностью можно утверждать что мнения экспертов относительно исследуемых показателей согласуются и значит что мнение относительно степеней влияния каждого исследуемого фактора на перспективность развития техники не случайно. Данные утверждения дают возможность для рассматриваемых показателей построить среднестатистическую диаграмму рангов. По данным таблицы 2.2 строится график уровня технических решений предоставленный на рисунке 2.2
Вероятностное распределение параметров объектов техники за исследуемый период
Рисунок 2.2 – График изменений уровня развития технических решений
Из диаграммы (рис.2) видно что главными факторами определяющими технический уровень являются показатели Х1Х2 которые характеризуют технический уровень по эксплуатационным свойствам – упрощение конструкции и долговечность.
Вторая группа содержит эксплуатационные показатели характеризующие пропускную способность и энергоёмкость изобретения – Х3 X4.
В третьей группе содержатся эксплуатационные показатели влияющие на качественные характеристики изобретения – X5 X6.
Таким образом из всей совокупности показателей выделяются только те которые характеризуют техническое совершенство конструкции не зависимо от качественных показателей.
Для решения уровня развития технических решений на основании таблицы 2.1 и 2.2 выберем 3 аналога которые позволяют наиболее успешно решить поставленную задачу по совершенствованию разрабатываемой конструкции.
Для каждого аналога приводится формула изобретения схема описание и принцип работы или действия.
Аналог №1. «ВОДООЧИСТНАЯ УСТАНОВКА» B01D17028 № 2101070 от 10.01.1998
Изобретение относится к устройствам очистки воды от нефтепродуктов и шламообразующих осадков в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий и может быть использовано для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различной плотностью при непрерывной подаче исходной смеси. Сущность: установка содержит емкость разделенную вертикальной перегородкой размеры которой находятся в зависимости от ее пропускной способности. Перегородка делит объем емкости на две части образующие две камеры: очистную и проходную. Подача исходной смеси осуществляется вертикально через патрубок и расширительный карман расположенный на внешней боковой поверхности емкости который имеет трех-четырехкратное увеличение проходного сечения. Расширительный карман соединен с размещенным внутри очистной камеры гасителем напора выполненным из нескольких по крайней мере из двух перфорированных труб с горизонтальными симметричными отверстиями. Очистная камера имеет наклонную стенку имеющую ряд горизонтально расположенных отверстий на уровне слива нефтепродуктов и образующими со стенками емкости камеру первичного отстоя нефтепродуктов сообщающуюся при помощи наклонного трубопровода и вентиля с нижерасположенной дополнительной емкостью вторичного отстоя нефтепродуктов выполненной в виде площадки обслуживания установки
Очистная камера имеет наклонную стенку имеющую ряд горизонтально расположенных отверстий на уровне слива нефтепродуктов и образующими со стенками емкости камеру первичного отстоя нефтепродуктов сообщающуюся при помощи наклонного трубопровода и вентиля с нижерасположенной дополнительной емкостью вторичного отстоя нефтепродуктов выполненной в виде площадки обслуживания установки. 3 з. п. ф-лы 4 ил.
Изобретение относится к устройствам для очистки воды от нефтепродуктов и шламообразующих осадков попадающих в систему оборотного водоснабжения промышленных предприятий и может быть использовано в любой отрасли промышленности для разделения двух несмешивающихся жидкостей с неодинаковой плотностью.
Цель изобретения повышение эффективности работы установки за счет снижения содержания в утилизированных нефтепродуктах остаточных механических примесей и влаги.
Согласно изобретению это достигается благодаря тому что в вибровозбудителе содержащем корпус установленный в нем ротор включающий вал с дебалансом и электромагнитное устройство для разгрузки подшипников вала от центробежной силы включающее кольцевые электромагниты расположенные в корпусе коаксиально валу электромагнитное устройство снабжено парами явновыраженных полюсов по числу электромагнитов расположенными на роторе со стороны противоположной дебалансу а каждый электромагнит выполнен с парой явновыраженных полюсов между которыми размещена обмотка подмагничивания и которые образуют с полюсами на роторе замкнутую магнитную цепь. В вибровозбудителе по изобретению полюса электромагнита могут быть выполнены из шихтованной электротехнической стали.
На рис. 2.3 представлена одна из возможных конструктивных схем выполнения предлагаемого устройства
Рисунок 2.3 – Устройство для возбуждения колебаний
Водоочистная установка содержит емкость 1 с объемом V выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда сопряженного в нижней части с бункером имеющим форму усеченной пирамиды переходящей в трапециевидный желоб в котором размещен шнек 2 для выгрузки шлама через горловину 3. Шнек 2 имеет электромеханический привод 4. Емкость 1 разделена вертикальной перегородкой 5 имеющей высоту Н1от верхнего уровня нефтепродуктов (фиг. 1 на две части сообщающиеся между собой под нижней кромкой перегородки 5 и образующие две камеры: очистную 6 и проходную 7 с объемами Vочи Vпр.. Объем V емкости установки высота перегородки 5 находятся в зависимости от пропускной способности установки Р[м3ч] Экспериментально установлено; Vоч:Vпр15:1. Установка имеет трубопровод 8 для подачи смеси через вертикальный патрубок 9 в расширительный карман 10 соединенный с гасителем напора 11 выполненным из нескольких по крайней мере из двух труб закрепленных на противоположных стенках емкости 1 и имеющих перфорацию в виде горизонтальных симметричных диаметрально расположенных отверстий 12 с суммарной площадью превышающей площадь сечения патрубка 9 для подачи исходной смеси. Очистная камера 6 выполнена в форме усеченного прямоугольного параллелепипеда обращенного заостренным концом вверх наклонная стенка 13 которого имеет на верхнем уровне нефтепродуктов (фиг. 1) ряд горизонтально расположенных отверстий 14. Наклонная стенка 13 образует со стенками емкости 1 камеру 15 первичного отстоя нефтепродуктов сообщающуюся с очистной камерой 6 наклонным трубопроводом 16 с вентилем 17. Трубопровод 16 соединен с камерой 6 очистки ниже верхнего уровня нефтепродуктов на величинугде h2- высота столба воды от нижнего уровня нефтепродуктов до уровня слива очищенной воды D1плотность нефтеподуктов D2плотность очищенной воды. Слив очищенной воды из проходной камеры 7 осуществляется через патрубок 18 и трубопровод 19. Площадка для обслуживания 20 (фиг. 2) водоочистной установки выполнена в виде дополнительной емкости 21 для вторичного отстоя утилизированных нефтепродуктов смонтированной на стенке емкости 1 и соединенной с камерой 15 трубопроводом 22 с вентилем 23. Отстой воды из камеры 15 сливают через вентиль 24 а из дополнительной емкости 21 -через вентиль 25. Для слива очищенных и отстоявшихся от воды нефтепродуктов предусмотрен патрубок 26 с вентилем 27. Слив воды из установки для удаления шлама производится через вентиль 27. Для ревизии внутренней части установки предусмотрены люки 28.
Для работы в отличие от прототипа предлагаемая водоочистная установка не требует специальной предварительной подготовки. После очистки ее от шлама она готова к использованию. Исходную смесь подают центробежным насосом по трубопроводу 8 и патрубку 9 в расширительный карман 10. За счет резкого увеличения проходного сечения и изменения направления потока жидкости создается ее турбулентное движение при котором происходит первичное отделение механических примесей от нефтепродуктов благодаря чему при попадании в камеру очистки 6 через отверстия 12 гасителя напора 11 они оседают на дно емкости 1 в трапециевидный желоб в котором размещен шнек 2 для выгрузки шлама. Этому эффекту способствует симметричное расположение отверстий 12 в глушителе 11 обеспечивающее турбулентное движение потоков жидкости из встречно расположенных отверстий 12 гасителя напора 11 которое с одной стороны способствует вторичному отделению механических примесей из нефтепродуктов и оседанию их на дно емкости 1 а с другой стороны гашению скорости потоков жидкости благодаря которому не нарушается спокойное состояние слоя нефтепродуктов в камере 6 очистки. Большая суммарная площадь отверстий 12 в гасителе напора 11 значительно превышающая площадь сечения патрубка 9 создает спокойное истечение исходной смеси в емкость 1 установки. Уровень жидкости в установке повышается до тех пор пока не начнется вытекание очищенной воды через патрубок 18 в трубопровод 19 для повторного использования. Частицы нефтепродуктов освобожденные от механических примесей как более легкие по сравнению с водой всплывают на поверхность наращивая слой нефтепродуктов до тех пор пока он недостигнет толщины h1 после чего начнется перетекание их через отверстия 14 в камеру 15 предварительного отстоя. Отделение частиц нефтепродуктов от воды и их всплывание на поверхность происходит так же при движении смеси вниз по закону сообщающихся сосудов со скоростью достаточной для пребывания в камере очистки 6 для отделения нефтепродуктов от воды и механических примесей. Для достижения качественного разделения исходной смеси на составляющие компоненты величина объема емкости 1 и ее деление перегородкой на две камеры очистную 6 и проходную 7 рассчитываются исходя из требуемой производительности центробежного насоса по вышеприведенным формулам. При меньших объемах очистной 6 и проходной 7 камер эффективность работы водоочистной установки снижается. В утилизированных нефтепродуктах увеличивается содержание механических примесей и влаги а в воде направляемой на повторное использование остается значительное количество нефтепродуктов с содержащимися в них механическими примесями что ухудшает условия работы технологического оборудования для которого используется вода в качестве охладителя например в автоматических линиях горячей штамповки колец подшипников. Соотношение верхних уровней нефтепродуктов в очистной камере 6 и очищенной воды в проходной камере 7 связаны обратно пропорциональной зависимостью: h1h2D2D1 где h1толщина слоя нефтепродуктов; h2- высота уровня воды в проходной камере измеренной от нижнего уровня нефтепродуктов; D1и D2соответствующие плотности нефтепродуктов и очищенной воды. Накапливающиеся в камере 15 нефтепродукты отстаиваются чем обеспечивается их первичная очистка от воды после чего их переливают в дополнительную емкость 21 через патрубок 22 с вентилем 23 где они находятся продолжительное время ( 5 7 сут) в течение которого происходит почти полное отделение воды от утилизированных нефтепродуктов. Отстой воды сливают через вентиль 25 а нефтепродукты через патрубок 26 и вентиль 27 для отправки их по назначению. Накопившийся шлам удаляют шнеком с помощью привода 4. Для этого установку освобождают от воды и накопившихся в камере очистки 6 нефтепродуктов которые при помощи наклонного трубопровода 16 при открытом вентиле 17 сливают в камеру 15. Местоположение наклонного трубопровода 16 в очистной камере 15 определено расстоянием H3от верхнего уровня нефтепродуктов которое обеспечивает их слив с поверхности воды без остатка. После этого из установки сливают всю воду через вентиль 27 или в канализацию или в предусмотренную для этой цели емкость. Шлам при помощи шнека 2 выгружают через открытую горловину 3 в тележку (не показана) которую отправляют по назначению. Установка готова к выполнению очередного цикла. Для этого закрывают горловину 3 вентили 27 и 17 и включают центробежный насос подающий исходную смесь на разделение компонентов. Для выполнения ремонтно-профилактических работ используют люки 28.
Предлагаемая водоочистная установка используется на Курском АПЗ-20 для очистки воды от масла и шламообразующих осадков в системе оборотного водоснабжения на автоматической линии горячей штамповки колец подшипников. Установка обладая большой пропускной способностью (Р=90 м3ч ) обеспечивает высококачественную очистку воды от масла и механических примесей. Содержание воды в утилизированном масле не превышает 021.04% механических примесей не более 02.038% В течение месяца при двухсменной работе автоматической линии установка утилизирует до 25 т масла.
Аналог №2. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ И ВОДЫ B01D17038 № 2275226 от 20.06.2003
Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от механических примесей и воды например бензина дизельного топлива а также маловязких масел. Устройство содержит корпус с тангенциальным штуцером для ввода конусообразной перегородкой разделяющей циклонную камеру выполненную цилиндроконической с углом конуса 13-15° и высотой цилиндрической части равной не более его 5 диаметров. Сливной патрубок герметично присоединен к центральному сопловому отверстию конусообразной перегородки. На конце конусной части циклонной камеры расположена грязесборная камера с прорезью. В фильтрационной камере герметично установлены патроны-фильтры. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки и увеличении срока службы фильтров
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки жидкостей от механических примесей и обеспечения одновременной очистки их от воды а также увеличения срока службы фильтров.
Указанная задача решается тем что в устройстве для очистки жидкости от механических примесей и воды содержащем корпус с тангенциально установленным штуцером для ввода очищаемой жидкости центральное сопловое отверстие в конусообразной перегородке разделяющей циклонную камеру со сливным патрубком и фильтрующую камеру в которой концентрично установлены патроны-фильтры крышки с гайкой и герметизирующими кольцами корпуса со штуцером для отвода очищенной жидкости грязесборную кольцевую камеру с прорезью и штуцером для отвода загрязнений согласно изобретению циклонная камера выполнена цилиндроконической с углом корпуса 13-15° и высотой цилиндрической части равной не более 5 его диаметров а сливной патрубок циклонной камеры в верхней части герметично присоединен к центральному сопловому отверстию конусообразной перегородки нижний конец которой размещен на 5-7 мм выше уровня сопряжения цилиндрической и конусной частей циклонной камеры причем на конце конусной части циклонной камеры расположена грязесборная кольцевая камера с прорезью а штуцер для ввода очищаемой жидкости соединен кольцевым трубопроводом с симметричными тангенциальными штуцерами-вводами жидкости в фильтрующую камеру для очистки обратным потоком патронов-фильтров.
На рис.2.4 изображена общая схема предлагаемого устройства;
Рисунок 2.4 – Схема устройства
Устройство содержит корпус 1 с тангенциально установленным штуцером 2 для ввода очищаемой жидкости с наличием герметизирующих колец 23 центральное сопловое отверстие 3 в конусообразной перегородке 4 разделяющей циклонную 5 и фильтрующую 6 камеры где в последней концентрично установлены патроны-фильтры 7 стянутые к верхней крышке 8 с отверстиями 9 шпилькой 10; циклонная камера 5 состоит из цилиндрической части 11 и конусной части 12 и содержит сливной патрубок 13 который в верхней части герметично присоединен к отверстию перегородки 4 нижний конец перегородки размещен на 5-7 мм выше уровня сопряжения частей циклонной камеры и также герметично присоединен к циклонной камере линия подвода неочищенной жидкости соединена кольцевым патрубком (на чертеже не показаны) с симметрично размещенными тангенциальными штуцерами ввода 14 жидкости с герметизирующими кольцами 23 в фильтрационную камеру 6 через вентиль 15 для промывки патронов-фильтров 7 грязесборную камеру 16 с прорезью 17 и отверстием 9 которая герметично размещена на конце конусной части циклонной камеры 5 вверху последней имеются сливные штуцеры 24 с герметизирующими кольцами 23 для приема из камеры 6 загрязненной жидкости соединенные трубопроводами 19 и вентилями 20; в нижней части грязесборной камеры 16 размещен штуцер 18 для отвода собранной грязи загерметизированной кольцами 23 а герметизация корпуса 7 с крышкой 8 осуществляется гайкой 22 с наличием герметизирующих колец 23 на которой размещен штуцер 27 также с герметизирующими кольцами 23 для отвода очищенной жидкости в сборник.
Устройство работает следующим образом. Очищаемая жидкость через тангенциальный штуцер 2 под давлением поступает в циклонную камеру 5 и приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил механические частицы или капельки воды обладающие большим удельным весом отбрасываются на стенки циклона и теряя скорость сползают по ним вниз по спиральной траектории попадая в конусную часть 12 циклонной камеры осаждаются и поступают в грязесборную кольцевую камеру 16 а затем выводятся через нижний штуцер 18 герметизированный кольцом 23. Осветленная жидкость отжимается к центру и выбрасывается через сливной штуцер 3 в фильтрационную камеру 6 дополнительно очищается в патронах-фильтрах 7 и через отверстия 9 и штуцер 21 отводится в сборник очищенной жидкости. С целью повышения процесса очистки на линии отвода очищенной жидкости возможна установка воздушного устройства.
В отличие от прототипа интенсификация процесса очистки жидкости от механических примесей и воды а также увеличение срока работы фильтра достигаются оптимальным соотношением элементов конструкции циклона что обеспечивает строго установленное движение очищаемой жидкости а также периодической очисткой патронов-фильтров 7 и отвода из фильтрационной камеры 6 загрязнений. С этой целью по кольцевому трубопроводу (не показано) неочищенная жидкость периодически подается по симметрично размещенным тангенциально установленным с наличием герметизирующих колец 23 штуцерам 14 через вентили 15 в фильтрационную камеру 6.
При промывке патронов-фильтров 7 обратным потоком жидкости подача неочищенной жидкости в циклонную камеру 5 не производится. Собравшиеся частицы загрязнений в кольцевой части фильтруемой камеры 6 отводятся через трубопроводы 19 с вентилями 20 в грязесборную камеру 16. Соединение трубопровода 19 с камерой 16 осуществляется с применением герметизирующих колец 23 патронов 24.
Выполнение циклонной камеры цилиндроконической с углом конуса 13-15° и высотой цилиндрической части равной не более пяти его диаметров а также устройства для промывки патронов-фильтров обратным потоком жидкости позволяет по сравнению с прототипом интенсифицировать процесс удаления загрязнений улучшает его очистку и увеличивает ресурс работы фильтров.
Предлагаемое изобретение промышленно применимо в нефтехимической промышленности на нефтебазах станциях технического обслуживания автотракторного парка предприятиях очистки воды и других отраслях промышленности.
Аналог №3. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ B01D17038 № 2338573 27.03.2008
Изобретение относится к устройству для очистки жидкости и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых сточных вод для получения питьевой воды из морской речной воды очистки гальванических растворов выделения нефти из эмульсий очистки жидкого газа переработки молока и очистки бишофита. Устройство включает цилиндрический корпус в котором коаксиально установлена цилиндрическая реакционная камера и источник света. Между корпусом и реакционной камерой образованы распределительная и накопительная емкости разделенные герметичной перегородкой. Внутри реакционной камеры коаксиально установлен частотно-волновой фильтр в виде вертикальных струн равномерно расположенных по окружности цилиндра или в виде сетки с вертикальной основой. С внутренней стороны фильтра образована емкость товарной жидкости. Натяжением струн фильтра обеспечивают настройку резонансно-модулированного сигнала. Частотно-волновой энергетический фильтр элементы формирования вихревого потока а также элементы подачи и отвода жидкостей. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки
Рисунок 2.5- Устройство для возбуждения колебаний
На рис 2.5 показана принципиальная схема устройства где 1 - корпус 2 - щель корпуса 3 - патрубок входной 4 - емкость распределительная 5 - камера реакционная 6 - емкость накопительная 7 - отверстие выходное 8 - элемент точной настройки 9 - элемент контроля 10 - стойка 11 - щель реакционной камеры 12 - отвод 13 - крышка верхняя 14 - частотно-волновой энергетический фильтр 15 - источник света 16 - штанга 17 - емкость реакционная 18 - емкость товарной жидкости 19 - патрубок выходной 20 - основание 21 - перегородка 22 - регулятор выходной жидкости 23 - регулятор входной жидкости ГК - гаситель колебаний.
Сущность предлагаемого изобретения: в непрерывном процессе работы устройства с производительностью от 1 м3час до 2500 м3час при энергетических затратах не превышающих 01 кВтм3 может быть достигнут следующий результат - интенсивное отделение из эмульсии (раствора) однокомпонентной жидкости (вода нефть различные масла жидкий газ) очистка промышленных и бытовых сточных вод обессоливание воды получение питьевой воды в том числе из источников с большим содержанием вредных для здоровья бактерий очистка гальванических растворов с получением ценных элементов.
Предлагаемое изобретение в составе принципиальной схемы устройства показанной на чертеже состоит из двух основных частей - механической и источника света.
Устройство для очистки жидкости на основе волновых преобразований энергии в вихревом потоке исходной жидкой среды содержит: корпус - 1 с внутренней цилиндрической поверхностью имеющий щель - 2 связанной с патрубком - 3 подачи исходной жидкой среды в распределительную емкость - 4. Для осуществления вращения исходной жидкой среды в распределительной емкости - 4 щель - 2 выполнена по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности корпуса - 1. Внутри корпуса - 1 находится реакционная камера - 5 цилиндрической формы с входными щелями - 11 для подачи исходной жидкой среды из распределительной емкости - 4 в реакционную емкость - 17 и выходными отверстиями - 7 для отвода из устройства оставшейся после разделения исходной жидкой среды массы жидкости вместе с примесями через накопительную емкость - 6 и выходной патрубок - 19. Для формирования в реакционной емкости - 17 стабильного вихревого потока с ламинарным режимом течения в его спиралях исходная жидкая среда из распределительной емкости - 4 попадает одновременно через все щели - 11 равномерно расположенные по окружности реакционной камеры - 5 выполненные по касательной к внутренней окружности цилиндра реакционной камеры - 5 по ходу движения исходной жидкой среды в распределительной емкости - 4. В реакционной камере - 5 цилиндрической формы установлен частотно-волновой энергетический фильтр - 14 с элементом точной настройки - 8 резонансно-модулированного сигнала фильтра согласованного с частотой вращения исходной жидкой среды и собственной частотой молекулы вещества однородной товарной жидкости выделяемой из общей массы исходной жидкой среды. Частотно-волновой энергетический фильтр - 14 цилиндрической формы выполнен в виде вертикально натянутых с просветом струн равномерно расположенных по окружности или сетки с вертикальной основой при этом условный цилиндр частотно-волнового энергетического фильтра - 14 разделяет реакционную камеру - 5 на две емкости: реакционная емкость - 17 с внешней стороны цилиндра а внутри этого цилиндра - емкость товарной жидкости - 18 содержимое которой через отвод - 12 выводится из устройства. Верхняя часть такого образованного цилиндра жестко скреплена с крышкой - 13 а его основание со штангой - 16 установленной по вертикальной оси симметрии устройства с возможностью ее перемещения только в направлении этой оси. Штанга - 16 в своей нижней части имеет элемент точной настройки - 8 резонансно-модулируемого сигнала достигающего необходимым натяжением струн частотно-волнового энергетического фильтра - 14. Контроль натяжения струн осуществляется с помощью элемента контроля - 9 размещенного на технологической стойке - 10. Корпус - 1 и реакционная камера - 5 жестко скрепленные с основанием - 20 и верхней крышкой - 13 образуют в межцилиндровом зазоре две емкости: распределительную емкость - 4 и под ней через герметичную перегородку - 21 накопительную емкость - 6. Оптимизация модулированного сигнала частотно-волнового энергетического фильтра осуществляется с помощью элемента точной настройки - 8 и регулятора - 23 режима вихревого движения исходной жидкой среды в реакционной емкости - 17. Стабилизация требуемых выходных параметров товарной жидкости при выделении ее из общей массы исходной жидкой среды достигается регуляторами - 22 сбалансированного вывода из устройства товарной жидкости и остальной массы жидкости оставшейся после разделения. С целью обеспечения надежной и бесшумной работы устройства предусмотрены как магистральные гасители колебаний (ПС) так и ГК под технологической стойкой - 10.
Предлагаемое устройство для очистки жидкости в составе вышеперечисленных элементов представляющих его механическую часть может использоваться для очистки взрывопожароопасных жидкостей таких как нефть масла природный газ. Кроме этого способно очищать промышленные и бытовые сточные воды а также использоваться для обессоливания воды.
С целью получения высокого качества однородной товарной жидкости например питьевой воды из любых природных источников или скважин в том числе и содержащих вредные для здоровья вещества и бактерии устройство содержит источник излучения света - 15 установленный с зазором на штанге - 16 с высокой отражательной способностью ее цилиндрической поверхности. Источник света -15 например люминесцентная энергосберегающая лампа импульсного действия с частотой излучения световой энергии согласованной с частотой вращения вихревого потока исходной жидкости. Источник света - 15 представляет собой две трубки например из прозрачного для световых волн лейкосапфира соединенные по коаксиальному типу «труба в трубе» межтрубное пространство которых заполнено светящимся газом. Эффективность использования световой энергии зависит от взаимного расположения и размеров составляющих элементов реакционной камеры и элементов окружающих ее находящихся в объеме ограниченном корпусом - 1 основанием - 20 и крышкой - 13 при условии высокой отражательной способности всех поверхностей как образующих этого объема так и содержащихся в нем элементов.
Теоретическое обоснование предлагаемого устройства для очистки жидкости заключается в следующем. При поглощении молекулами вещества дополнительной энергии происходят довольно сложные процессы. Согласно волновой механике в атомных явлениях любые частицы (электроны атомы молекулы) ведут себя как волны. Сообщая энергию молекуле вещества переводим ее из нормального (низшего) состояния в одно из высших энергетических состояний - возбужденное состояние. В возбужденном состоянии молекула движется по орбите как некоторая волна. Причем любой произвольной точке на орбите соответствует определенная фаза колебания связанная с волной. Волновое движение молекул в органическом пространстве сводится как и в других волновых явлениях к образованию стоячих волн. В данном случае такое явление играет существенную роль. Другой важный фактор используемый в изобретении состоит в том что при поглощении молекулами жидкого вещества дополнительной энергии происходит уменьшение ее удельной массовой плотности. Как известно молекула жидкости обладает гидратной оболочкой радиус которой в возбужденном состоянии увеличивается. Под действием центробежной силы вихревого потока молекулы исходной жидкой среды начнут перераспределяться по радиусу вращения вихревого потока пропорционально их удельной массовой плотности при этом вещества с большей удельной массой будут устремляться к цилиндрической стенке реакционной камеры вытесняя собой более легкие жидкости к цилиндрической стенке частотно-волнового энергетического фильтра. С учетом сил трения по закону Стокса действующих на молекулы скорость перераспределения этих молекул весьма мала для организации непрерывного производства и тем более если из эмульсии требуется выделить жидкость не самой легкой фракции. На увеличение скорости распределения примесей помимо центробежной силы также влияет следующий фактор. При движении жидкой среды в вихре в его центре происходит торможение потока о стенки цилиндра частотно-волнового энергетического фильтра. Давление в этой зоне (пограничный слой) в результате этого возрастает (по закону Бернулли). Наблюдается значительный перепад давления между центральной зоной и переферийной. Частицы будут стремиться попасть в область пониженного давления т.е. к периферийной зоне. При согласовании круговой частоты вихря с частотой собственных колебаний молекул однородной товарной жидкости возникают явления близкие к резонансным а при настройке частотно-волнового энергетического фильтра в резонансный режим с круговой частотой вихревого потока возбужденные молекулы попадая в резонанс колебания системы (жидкой среды реакционной емкости) легко преодолевают сопротивление жидкой среды и за доли секунды (003 с) устремляются к источнику генерирования гидроакустических волн в данном случае к цилиндрической поверхности частотно-волнового энергетического фильтра. Если работа производится с прозрачными жидкостями например получение питьевой воды из любых природных источников то дополнительно в установившемся режиме работы устройства приведенном выше включается в работу источник света. Сущность использования световой энергии в предлагаемом устройстве рассмотрим ниже. Учитывая способность света вызывать переход частиц в возбужденное состояние следует заметить что не всякий квант сообщает свою энергию отдельному электрону. Значительная часть энергии будет распределена между атомами вещества и поведет лишь к его нагреванию. Известно что для каждого вещества существует предельная длина волны света способная перевести его в одно из высших энергетических состояний. Если падающий свет имеет длины волны больше предельной то такой эффект не возникает. Таким образом регулируя длину волны светового излучения можно отделять вполне определенные жидкости из растворов. Взаимосвязь импульсно-периодического режима работы источника света в согласовании с круговой частотой вращения вихря и наличие отражающего покрытия внутренней поверхности повышают эффективность устройства следующим образом. Фотоны света направление распространения которых перпендикулярно плоскости зеркал создают лавины энергии значительно усиливающиеся в среде вследствие многократного отражения. Такая обратная связь в совокупности с импульсно-периодическим режимом при согласовании с частотой световой волны позволяет выделять большой импульс излучения. Полная энергия этого импульса остается приблизительно на том же уровне но вследствие сокращения в десятки или сотни раз длительности импульса также в десятки и сотни раз возрастает мощность излучения. При модулировании резонансного явления согласованного с круговой частотой вращения вихря происходит максимальное усиление активной среды равномерно по всему объему жидкости. Такой режим ускоряет течение процессов описанных выше. Интенсивное выделение необходимой жидкости при минимальных энергозатратах обеспечивается в результате совокупности следующих явлений. Воздействуя на исходную жидкую среду (раствор эмульсия) путем энергии гидроакустических волн световой энергии с учетом центробежной силы и перепада давления вихревого потока при согласованных частотах элементов воздействия и вихревого потока с частотой собственных колебаний молекул выделяемой жидкости значительно увеличивается скорость извлечения ее из общей массы исходной жидкой среды что в свою очередь позволяет организовать непрерывный процесс очистки жидкости с высокой производительностью устройства.
Устройство работает следующим образом. Исходная жидкая среда через входной патрубок - 3 и щель - 2 подается например с помощью насоса в распределительную емкость - 4 где под действием перепада давления закручивается т.е. приобретает центробежное движение. Далее из распределительной емкости - 4 исходная жидкая среда через щели - 11 равномерно расположенные по окружности реакционной камеры - 5 поступает в реакционную емкость - 17 в виде вихревого потока где закручиваясь в спирали соприкасается с вертикально натянутыми струнами условного цилиндра частотно-волнового энергетического фильтра - 14 вызывая тем самым колебания этих струн с частотой равной круговой частоте движения вихревого потока вблизи стенки условного цилиндра. В этом случае частотно-волновой энергетический фильтр - 14 обладающий частотой собственных колебаний может работать в режиме автоколебаний или резонансном режиме с частотой равной круговой частоте вихревого потока. В свою очередь круговая частота вихревого потока равна частоте собственных колебаний молекулы однородной товарной жидкости выделяемой из общей массы исходной жидкой среды. Таким образом частота собственных колебаний молекулы выделяемой однородной жидкости изначально является определяющей для выбора режима вихревого потока. В установившемся режиме работы устройства под действием гармонически изменяющихся возмущающих сил с круговой частотой вихревого потока частотно-волновой энергетический фильтр - 14 установленный соосно внутри реакционной камеры - 5 генерирует в реакционной емкости - 17 гидроакустические поперечные круговые волны с частотой равной частоте собственных колебаний молекулы однородной товарной жидкости и энергией пропорциональной амплитуде колебаний струн работающих в свою очередь в условиях гидроакустического резонанса т.е. в унисон. Под действием модулированного резонансного явления при согласовании частоты гидроакустических поперечных круговых волн распространяемых на весь объем исходной жидкой среды в реакционной емкости с частотой собственных колебаний молекулы однородной товарной жидкости все частицы этой однородной товарной жидкости находящиеся в объеме реакционной емкости - 17 не испытывая сопротивления среды устремляются к источнику излучения этих волн свободно проникая через стенку условного цилиндра частотно-волнового энергетического фильтра - 14 попадают в емкость - 18 товарной жидкости откуда через отвод - 12 товарная жидкость выводится из устройства. Одновременно оставшаяся часть жидкости не содержащая частиц товарной жидкости из реакционной емкости - 17 через отверстия - 7 направляется в накопительную емкость - 6 откуда через выходной патрубок - 19 также выводится из устройства. Выделение товарной жидкости из общей массы исходной жидкой среды идет в условиях непрерывной работы устройства при этом стабильность требуемых параметров товарной жидкости во многом зависит от надежности работы частотно-волнового энергетического фильтра - 14 и стабильных характеристик вихревого ламинарного потока в реакционной емкости - 17. Вихревое ламинарное движение жидкости состоящее из нескольких одинаковых по своим характеристикам спиралей с относительной фазой между ними равной 2n где n - количество спиралей отличается от просто центробежного движения жидкости тем что линейная скорость движения жидкости в спирали остается постоянной а угловая скорость (круговая частота) по мере расширения вихря от внутренней цилиндрической поверхности реакционной камеры - 5 к цилиндрической поверхности частотно-волнового энергетического фильтра - 14 увеличивается. Такой вихревой ламинарный поток обладающий жесткими характеристиками позволяет установить необходимый режим его течения с круговой частотой равной частоте собственных колебаний молекул однородной товарной жидкости в момент его касания условно образованной цилиндрической стенки частотно-волнового энергетического фильтра - 14 а также определить закон изменения возмущающих сил действующих на струны частотно-волнового энергетического фильтра. Кроме этого стабильность параметров вихревого движения позволяет реализовать наилучшую форму колебаний струн а именно по первому тону и в унисон с реализацией гидроакустического резонанса. Под гидроакустическим резонансом здесь следует понимать следующее явление относящееся непосредственно к частотно-волновому энергетическому фильтру и в частности если частота собственных колебаний двух рядом стоящих с просветом струн помещенных в жидкую среду одинакова и одна из этих струн приведена в колебание то начнет колебаться и другая струна в унисон с первой. В этом случае частотно-волновой энергетический фильтр работает как полосовой фильтр с общей формой колебания в виде выпуклого и вогнутого параболоида. Благодаря такой форме колебаний частотно-волновой энергетический фильтр - 14 наряду с выполнением своих прямых функций дополнительно работает как насос при этом выпуклому параболоиду соответствует всасывание а при вогнутой его форме идет подача при этом пограничный слой с высоким давлением вокруг условного цилиндра частотно-волнового энергетического фильтра препятствует обратному перетеканию товарной жидкости в реакционную емкость.
Изложенный выше материал относится к работе только первой части предлагаемого устройства для очистки жидкости в частности механической. Тем не менее на основании этих данных можно сделать заключение что устройство в составе частотно-волнового энергетического фильтра может быть выполнено без источника света и электропотребляющих элементов. В чисто механическом исполнении может использоваться для очистки взрывопожароопасных жидких веществ например нефти а также для очистки промышленных и бытовых сточных вод. Достоинства такого устройства можно показать на примере очистки нефти из диэмульгированной эмульсии нефти обводненностью 95% с содержанием парафина смол солей и механических примесей при удельной массе однородной нефти - 087 гсм3. Наличие в эмульсии нефти диэмульгатора усложняет решение задачи получения товарной нефти тем что шарики соленой воды с примесями находятся внутри оболочки самой нефти. Решение этой проблемы в настоящее время добиваются большими энергетическими затратами с длительными по времени технологическими процессами. Предлагаемое устройство очистки жидкости с этой задачей легко справится. Так при равенстве частоты собственных колебаний молекулы однородной нефти содержащейся в эмульсии нефти круговой частоте вихревого движения эмульсии нефти и частоте собственных колебаний частотно-волнового энергетического фильтра на верхнем отводе - 12 механической модели будет вытекать товарная нефть а на нижнем выходном патрубке - 19 - вода со всеми примесями исходной эмульсии нефти но не содержащей нефти. О высокой эффективности работы частотно-волнового энергетического фильтра показателен пример когда из этой же диэмульгированной эмульсии нефти при перестройке устройства на частоту собственных колебаний молекулы воды на отводе - 12 получается чистая вода без запаха. Последний пример отражает только эффективность работы частотно-волнового энергетического фильтра. Питьевую воду в случае эмульсии нефти целесообразнее получать после выделения из нее товарной нефти а оставшуюся в конце жидкость с высокой удельной массовой плотностью можно использовать снова для закачки в нефтяную скважину. Надежное получение питьевой воды из воды любых природных источников содержащих вредные для здоровья бактерии возможно с помощью предлагаемого устройства показанного на чертеже когда частотно-волновой энергетический фильтр - 14 работает вместе с источником света - 15. Источник света - 15 включается в работу после полной резонансной настройки механической части устройства на частоту собственных колебаний молекулы воды при этом частота импусьсов источника света - 15 должна соответствовать круговой частоте вихревого движения в реакционной емкости - 17. С подключением в работу источника света - 15 за счет индуцированной накачки энергетическое состояние всего объема реакционной камеры - 5 значительно увеличивается и одновременно работая на частоте собственных колебаний молекулы воды увеличивает значение энергии идущей на возбуждение этой молекулы. В этом случае с учетом частотного воздействия гидроакустической волны решается проблема подавления содержащихся в исходной воде вредных для здоровья фауны и флоры которые к тому же благодаря частотно-волновому энергетическиму фильтру - 14 в емкость товарной жидкости - 18 (в данном случае питьевой воды) не смогут проникнуть.
Пример одного из возможных вариантов практического использования предлагаемого устройства для очистки жидкости в частности получения питьевой воды из морской воды с достаточной для света прозрачностью и содержащей вредные для здоровья флору и фауну. В этом случае используется устройство в полном составе механической части и источника света. Устройство содержит корпус со щелью связанной с патрубком подачи морской воды в распределительную емкость. Внутри корпуса находится реакционная камера со щелями подачи морской воды из распределительной емкости в реакционную емкость. В реакционной камере коаксиально установлен частотно-волновой энергетический фильтр. Частотно-волновой энергетический фильтр цилиндрической формы выполнен в виде вертикально натянутых с просветом струн при этом разделяет реакционную камеру на две емкости: реакционная емкость с морской водой - с внешней стороны цилиндра а внутри цилиндра - питьевая вода которая через отвод выводится из устройства. Оставшаяся после опреснения морская вода из реакционной емкости попадает в накопительную емкость откуда через патрубок также выводится из устройства. По главной оси реакционной камеры имеется штанга с элементом точной настройки модулированного сигнала частотно-волнового энергетического фильтра. Реакционная камера и элементы ее содержащие изготовленные например из нержавеющей стали пригодной для пищевых продуктов выполнены с высокой отражательной (зеркальной) способностью. На штанге с зазором установлена лампа световой энергии представляющая собой коаксиально соединенные две трубки из прозрачного для световых волн например лейкосапфира. В итоге устройство имеет следующие характеристики. Габаритные размеры (без отвода и патрубков): диаметр максимальный - 045 м высота - 063 м.устройства в целом с учетом отвода и патрубков - 54 кг. Производительность по морской воде: минимальная - 157 м3час максимальная - 251 м3час. Объем получаемой питьевой воды на выходе из устройства составляет 085V где V - объем морской воды. Мощность насоса для подачи морской воды в устройство: при минимальной производительности - 061 кВт при максимальной прозводительности - 978 кВт. Лампа световой энергии: мощность - 075 кВт частота излучения световой энергии - 330 Гц. Удельные энергетические затраты получения питьевой воды из морской: при минимальной производительности устройства - 0087 кВтм3 при максимальной производительности устройства - 0042 кВтм3. Разница по удельным затратам объясняется тем что лампа световой энергии в устройстве несменная а поэтому выбрана по максимальной производительности получения питьевой воды из морской.
Техническая эффективность предлагаемого устройства заключается в том что повышается возможность очистки различных жидкостей с любой производительностью в пределах от 1 м3час до 2500 м3час при затратах электроэнергии не более 01 кВтм3. Кроме этого в непрерывном процессе производства обеспечивается высокое качество выделяемой из раствора (эмульсии) жидкости при выполнении требований санитарии исключающих выброс токсичных веществ в атмосферу.
Для выбранных аналогов необходимо рассчитать и проанализировать основные производственно-технологические показатели.
Коэффициент применяемости определяется по формуле:
где n – общее число типоразмеров составных частей изделия;
n0 – число оригинальных типоразмеров.
Для водоочистной установке № 2101070 имеем:
n =28 n0 =3: патрубок для подачи исходной смеси патрубок для подачи исходной смеси площадка для обслуживания установки выполнена в виде дополнительной емкости для вторичного отстоя;
Для установки № 2275226 имеем:
n =24 n0 =4: подводящие и отводящие каналы для промывки фильтров циклонная камера герметизирующие кольца;
Для устройства № 2338573 имеем:
n =22 n0 =2: распределительная и накопительная емкости;
Рассчитываем среднее значение коэффициента применяемости:
Для обоснования выбора аналога определяем безразмерный показатель:
При использовании дифференцированного метода определения качества оборудования могут иметь место три уровня случая:
- - указывает на то что выбранный аналог может быть использован в качестве прототипа для дальнейшей разработки.
- - необходимо распределить все эксплуатационные и технологически показатели на группы по степени их важности. Если по наиболее важным для данного вида гаражного оборудования показателям произошло существенное улучшение то решение может быть положительным.
- - выбранный аналог признается устаревшим.
В данной работе в качестве прототипа мы выбираем аналог №2. Устройство для очистки жидкости которое представлено на рисунке 2.4.
С целью усовершенствования данного аналога изменил гайку 22 на крышку прикрученной к корпусу 1. Также установил редукционный клапан (на чертеже не показан) расположенный в нижней части корпуса который будет срабатывать при засорении фильтров.
Считаю необходимым до ввода жидкости в фильтр пройти предварительную очистку жидкости в ёмкости снабжённой перегородками для исключения быстрого засорения фильтра.
Разработка функционально – физической схемы устройства для
Функционально-физическая схема усовершенствованного устройства для очистки жидкости представлена на листе №2
Корпус отстойного аппарата выполнен с наклонными боковыми стенками а в нижней части установлены вертикальные перегородки разной высоты. Наклонные боковые стенки обеспечивают удаление механических примесей в виде осадка через патрубок в нижней части корпуса. Выполнение вертикальных перегородок разной высоты с учетом наклона боковых стенок обеспечивает организацию тонкослойного потока загрязненной воды в верхней части корпуса у верхних кромок вертикальных перегородок создавая оптимальные условия для очищения загрязненной воды.
Как видно из схемы основным узлом очистки сточных вод является аппарат с перегородками где загрязненная вода очищается при движении тонким слоем поверх перегородок.
Конструктивные особенности устройства создают более благоприятные условия для очистки воды по сравнению с существующими аналогами. Отсек для очистки от плавающих загрязнений и от механических примесей выполнен так чтобы загрязненная вода двигалась тонким слоем выше вертикальных пластин а промежутки между пластинами служат для долговременного отстоя загрязненной воды. Снижаются энергозатраты облегчается удаление механических примесей обеспечивается надежная работа устройства.
Данный аппарат предназначен для очистки промстоков с минимальными
затратами где очистка загрязнений воды от плавающих загрязнений (масляные
включения) и механических примесей позволяет организовать оборотное водоснабжение.
Данный аппарат может применяться на объектах малых предприятий в области металлообработки машиностроения на автомойках на предприятиях неподключенных к системе канализации.
Экономический эффект заключается в снижении забора пресной воды при
этом соответственно снижаются платы за забор чистой воды.
Экологическим эффектом является устранение сброса загрязненной воды следовательно аппарат позволяет исключить влияние загрязненных промстоковна окружающую среду. При организации оборотного водоснабжения на многих производственных предприятиях может быть достаточным очистка только в таких отстойниках.
В рамках выполнения данной работы нами предлагается наиболее простой и эффективный вариант отстойника на основе использования принципа отстоя втонком горизонтальном слое жидкости который обеспечит очистку сточных водна многих предприятиях для организации оборотного водоснабжения а в качестве узла отстоя такой отстойник может быть использован в любой сложной технологической схеме очистки загрязненных вод.
Описание устройства для очистки жидкости
В данной работе в качестве прототипа было принято устройства для очистки жидкости
Основные состовные части:
Ёмкости с перегородками для предварительной очитки жидкости
Ёмкость для сбора легких примесей
Фильтр тонкой очистки
Ёмкость для очищенной воды
Патрубки для подвода и отвода жидкости
Основу устройства составляет ёмкость для предварительной очистки жидкости и фильтр тонкой очистки.
Неочищенная вода поступает самотёком в резервуар выполненный с наклонными боковыми стенками. По ходу своего движения загрязненная вода очищается при движении тонким слоем поверх перегородок. Тяжёлые примеси стекают по боковым стенкам и перегородками. Лёгкие же фракции поднимаются вверх и удаляются в отдельную ёмкость при этом благодаря перегородки исключается возможность вновь ей смешиваться с уже очищенной водой. Далее жидкость попадает в разработанное устройство где дополнительно очищается. Очищаемая жидкость через тангенциальный штуцер 2 (рис 2.4) под давлением поступает в циклонную камеру 5 и приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил механические частицы или капельки воды обладающие большим удельным весом отбрасываются на стенки циклона и теряя скорость сползают по ним вниз по спиральной траектории попадая в конусную часть 12 циклонной камеры осаждаются и поступают в грязесборную кольцевую камеру 16 а затем выводятся через нижний штуцер 18 герметизированный кольцом 23. Осветленная жидкость отжимается к центру и выбрасывается через сливной штуцер 3 в фильтрационную камеру 6 дополнительно очищается в патронах-фильтрах 7 и через отверстия 9 и штуцер 21 отводится в сборник очищенной жидкости. В отличие от прототипа интенсификация процесса очистки жидкости от механических примесей и воды а также увеличение срока работы фильтра достигаются оптимальным соотношением элементов конструкции циклона что обеспечивает строго установленное движение очищаемой жидкости а также периодической очисткой патронов-фильтров 7 и отвода из фильтрационной камеры 6 загрязнений. С этой целью по кольцевому трубопроводу (не показано) неочищенная жидкость периодически подается по симметрично размещенным тангенциально установленным с наличием герметизирующих колец 23 штуцерам 14 через вентили 15 в фильтрационную камеру 6.
Далее жидкость попадает в резервуар для очищенной жидкости где насосом подаётся на потребителя воды.
В данном разделе осуществим расчет болтового соединения
Сила открывающая крышку и растягивающая болты:
Где d- внутренний диаметр сосуда
P- давление жидкости в сосуде
Сила передаваемая одному болту:
где i- число болтов.
Максимальное давление жидкости в фильтре при установку его на высоте 1м ниже уровня слива воды с резервуара составит 10кПа. Допускаем максимальное давление при установе водяного насоса создаваемого максимальное давление в 04 МПА.
Тогда при диаметре крышки d=018м сила передаваемая одному болту составит:
Принимают для надёжности расчётную нагрузку P=2Q тогда
Где F- площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы мм2
Если брать болт М12 то его сечение F=113 мм2 следовательно
Что меньше домустимой 80МПА
Условия прочности выполняется.
В ходе выполнения курсовой работы были проведены исследование уровня и тенденций развития для устройств очистки жидкости. По результатам исследования и анализа выбраны и обоснованы три аналога из которых по превосходству эксплуатационных и производственно-технологических показателей выбран один прототип.
В результате решения поставленных задач было разработано устройство позволяющее очищать воду на станциях СТО
Данное устройство существенно отличается от базового прототипа: была изменена конструкция устройства а также дополнено ряд другого оборудования с помощью которого достигается большая эффективность очистки воды.
Т.о. данное устройство по совокупности своих преимуществ является наиболее приемлемым для использования на АТП и автосервисах различного размера.
По разработанной установке составлена функционально – физическая схема и произведены расчеты основных параметров. Приобретен опыт в конструировании расчете и эксплуатации технологического оборудования.
Бакиев А.В. Гайсин А.З. «Устройство для очистки воды и обеспечения оборотного водаснабжения 2011. 83с.
ГОСТ 52237-2004 «Методы очистки смазочно-охлаждающей жидкости от механических примесей»
Курмаз Л. В. Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование Мн.2002 295 с.
Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3 – х т.
Т. 1. – 5 – е изд.. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1980. 728 с.
Т. 2. – 5 – е изд.. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1980. 559 с.
Т. 3. – 5 – е изд.. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1980. 557 с.