RU2001653C1 - Способ дегазации жидкости и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам и средствам обеспечени  технической чистоты рабочих жидкостей гидросистем за счет удалени  примесей Цель изобретени  - повышение эффективности дегазации рабочей жидкости сравнительно невысокого удельного веса при обеспечении ее фильтрации . Рабочую жидкость (РЖ) предварительно частично дегазируют и фильтруют в камере фильтрации , откуда РЖ подают в виде струй в сепара- ционную камеру дегазатора (КД) с вращающимс  ротором, при этом периодически сообщают камеру фильтрации через КД с камерой разрежени , одновременно герметизируют КД периферийным кольцевым слоем РЖ, к которой прикладывают вакуум , фильтруют через боковую стенку ротора и вывод т из него Устройство выполнено с дополнительной камерой фильтрации. Ротор выполнен с радиальными лопатками и боковой стенкой с проходными фильтрующими элементами и размещен внутри корпуса В турбосепарационном варианте КД к внутренним концам лопаток прикреплены турбинные лопатки, а к наружным концам лопаток - винтовой шнек по образующей ротора 2 спф-пы, бил

Description

Изобретение относитс  к обеспечению технической чистоты технологических жидкостей , в частности к очистке рабочей жидкости гидросистемы от растворенных газов и ее фильтрации, и может быть использова- но в дорожно-строительной и лесозаготовительной гидрофицированной технике.

Известен способ вакуумной дегазации, включающий принудительную подачу гази- ровэнной жидкости в виде струй в герметичную дегазационную камеру, отбор газа вакуумом в камеру разрежени  и отвод жидкости из дегазационной камеры. При этом имеет место периодическое (по мере запол- нени  обьема дегазационной камеры жидкостью ) сообщение камер.

Данный способ применим дл  структурных жидкостей со сравнительно большим удельным весом (глинистый буровой рас- твор), при этом затруднена фильтраци  жидкости .

Известен двухкамерный вакуумный дегазатор типа ДВС-11, в котором от основной массы т желой жидкости отдел етс  более легка  фракци  - растворенный газ.

Основными недостатками прототипа по способу и устройству  вл ютс 

а)по способу:

неэффективность при дегазации жидко- стей малой в зкости и удельного веса;

отсутствие фильтрации рабочей жидкости;

отсутствие откачки разгазированной жидкости:

дискретность дегазационного процесса ,

б)по устройству:

отсутствие камеры предварительной механической фильтрации и дегазации га- зированной жидкости;

зависимость периода сообщени  дегазационной камеры с камерой разрежени  от количества жидкости в первой камере;

отсутствие устройства вращени  гази- рованной жидкости дл  создани  центробежного эффекта дл  обеспечени  фронта фаз с целью повышени  эффективности отбора газа в вакуумную камеру и фильтрации разгазированной жидкости за счет вывода из центрифуги и преп тстви  попадани  в вакуумную камеру.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности дегазации рабочей гидросистемы невысокого удельного веса и в зкости.

Способ дегазации жидкости заключаетс  в том, что перед подачей жидкости в де- газационную камеру ее частично дегазируют за счет перепада давлени  на гидросопротивлении и фильтруют, дегазационную камеру привод т во вращение с образованием периферийного кольцевого сло  жидкости и отводом ее за счет центробежных сил через фильтрующие боковые стенки дегазационной камеры в полость откачки .

Устройство дл  дегазации жидкости снабжено входной фильтрующей камерой с расположенным по оси сборным коллектором , соединенным со штуцером ввода жидкости в дегазационную камеру, котора  выполнена в виде расположенного в корпусе вращающегос  ротора с боковыми стенками из фильтрующих элементов с расположенными в роторе радиальными лопатками , причем корпус выполнен с горизонтальными перегородками по торцам, между которыми и горизонтальными поверхност ми ротора расположены кольцевые уплотнени  с отверсти ми, проход щими через перегородки, при этом горизонтальные поверхности ротора выполнены с отверсти ми , совпадающими с отверсти ми в уплотнени х. Также возможна конструкци  ротора, когда он снабжен турбинными лопатками , прикрепленными к внутренним концам лопаток ротора, и винтовым шнеком , прикрепленным к наружным концам лопаток ротора по его образующей за фильтрующими элементами и размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом , в нижней части которого расположено устройство вывода разгазированной жидкости . Кроме того, устройство может быть снабжено коллектором подачи жидкости, расположенным по оси ротора с возможностью вращени  от привода и соединенным со штуцером ввода жидкости, дегазационна  камера сообщена с камерой разрежени  посредством осевого канала с выходными радиальными отверсти ми, при этом устройство снабжено неподвижной втулкой с радиальными отверсти ми, перекрывающей выходные отверсти  осевого канала , верхний конец коллектора подачи жидкости соединен с ведомым валом вакуумного насоса (компрессора), а ротор центрифуги снабжен соосно расположенной шестерней дл  привода насоса откачки из корпуса жидкости.

Отличительными признаками изобретени   вл ютс  (в отличие от прототипа)

а) по способу:

осуществл ютс  предварительна  механическа  дегазаци  рабочей жидкости за счет создани  перепада давлени  на гидросопротивлении , дробление смеси на фазы и фильтрование на фильтре;

сепарируетс  рабоча  жидкость во вращающемс  роторе с выводом ее за счет центробежных сил из зоны сепарации при фильтрации через боковые стенки ротора;

создаетс  периферийный слой рабочей жидкости перед фильтрующими боковыми стенками ротора, что позвол ет увеличить фронт раздела фаз (жидкой и газовой) дл  эффективного отбора газа в камеру разрежени , и герметизируютс  полости сепарации в роторе,

б) по устройству:

наличие входной фильтрующей камеры, размещенной после гидросопротивлени  в сливной линии гидросистемы, сообщаемой через камеру дегазации в роторе с камерой разрежени  и расположенным по оси сборным коллектором, соединенным со штуцером ввода жидкости в дегазационную камеру;

выполнение дегазационной камеры в виде расположенного в корпусе вращающегос  ротора с боковыми стенками из фильтрующих элементов и расположенными в роторе радиальными лопатками;

выполнение торцов неподвижного корпуса ротора с горизонтальными перегородками , между которыми и горизонтальными поверхност ми ротора расположены кольцевые уплотнени , причем все сопр женные поверхности содержат прерывистые по окружности вертикальные отверсти  дл  дискретного сообщени  камер (входной, дегазационный и разрежени );

выполнение радиальных лопаток ротора , снабженных на своих внутренних концах турбинными лопатками, а на наружных концах с прикрепленным винтовым шнеком , размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом ротора;

выполнение сборного коллектора подачи жидкости в виде вращающегос  вместе с ротором от привода вала, снабженного осевым каналом, штуцерами ввода жидкости из фильтрующей камеры в дегазационную камеру и отдельным осевым каналом сообщени  с камерой разрежени  с выходными радиальными отверсти ми, периодически в зависимости от скорости вращени  ротора перекрываемыми корпусом неподвижной втулки, имеющей также соосные с первыми радиальные отверсти ;

соединение верхнего конца коллектора подачи жидкости с ведомым валом вакуумного насоса (компрессора) и снабжение ротора соосно расположенной шестерней дл  привода насоса откачки жидкости из корпуса дегазационной камеры.

На фиг. 1 приведена гидросхема реализации способа дегазации рабочей жидкости гидросистемы в составе турбосепаратора и отдельного гидропривода компрессора: на

фиг. 2 - схема реализации способа с приводным от гидромотора коллектором подачи жидкости; на фиг. 3 - дегазатор с турбопри- водом с неподвижным коллектором, узел на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3. на фиг 5 - приводной дегазатор с вращающимс  коллектором, узел II на фиг. 2; на фиг

6- В-Б на фиг. 5.

Гидросхема реализации спосоиа 1фиг i J 0 согтоит из насоса 1, распределител  2, гид- podi-регата З. Сливна  лини  4 гидросистемы подключена к двухходовому крану 5, направл ющему рабочую жидкость к фильтру 6 при обычном функционировании гидро- 5 системы либо через регулируемый дроссель

7к турбосепаратору дегазатора 8. к которому подключена всасывающа  полость компрессора 9. приводного от гидромотора 10. запитываемого через кран 11 от напорной

0 линии насоса 1 и имеющего дроссельное регулирование HI ... с.. , л иь jd счет дроссел  12, и подающего отобранный газ через отделитель 13 жидкости от газа, охладитель газа 14 в ресивер 15. Разгазированна  рабо5 ча  жидкость поступает в гидробак 16 гидросистемы .

Гидросистема с приводным от гидромотора коллектор., м и ротором дегазатора (фиг. 2) содержит дегазатор 17 с откачивэю0 щим разгазировэнную рабочую жидкость насосом 18 и компрессором 9, приводным гидромотором ij, имеющим дроссельное регулирована за счет дроссел  7, выход которого и выход гидромотора 19 присоеди5 нены к входу камеры 20 фильтрации дегазатора 17.

Турбосепаратор дегазатора 8 содержит входную камеру 20 фильтрации, полости которой разобщены фильтрующим элементом

0 21, сборно-направл ющий неподвижный коллектор 22 с радиальными входными отверсти ми 23 и каналом сообщени  камер содержит опорные выступы, на которые опираетс  упорный подшипник 24 дл  опо5 ры вращающегос  ротора 25, который также опираетс  на кольцевое уплотнение 26 с вертикальными отверсти ми сообщени  камер предварительной фильтрации и дегазации при вращении ротора 25. Уплотнение 26

0 зафиксировано в перегородке 27 между входной фильтрующей камерой 20 и ротором 25, а со стороны камеры 20 снизу перегородки 27 закреплен пропускной диск 28 с отверсти ми и фильтрующим элементом 29.

5 В дне ротора 25 выполнен фигурный проходной канал 30, соедин ющий периодически камеру 20 и полость ротора при его вращении, а сверху в коллекторе закреплен неподвижный сопловой (штуцерный) направл ющий аппарат 31 дл  тангенциально1 т и в виде струй из коллектоtt . оошрз 25 которые воздейг рбинные лопатки 32,

i и пт внутренних концах ради и 33 зафиксированных на

(с юс п. последнею сверху заi и 3 I n которой сверху заii i-ucMi )t уплотнение 35 с

Claims (1)

1. I И ГНПЗУ ЗЭ1ЦИ

   , i i пь ним экраном 36, а сверху ,, - ри прощении рогора 25 с птг.орг гипми в р )чделитель ,), с j коюрои размеще1 пга т ре,ч- ен и  38

   i п ,н„л кришкои зЧ Рогор 25 i i )pfiyc 40 с забором в котором н i ) i прикреплен г ч, 1 п ci e рстора

   И iM fv ПиСТС i .) / Г ОЖДУ КЛ|1-ч , .О|,,1 LT . 1C 1 НИ фи/lbTKi ы 11 Llln f 4 вничу ;i ,ii mi штуцер 43 «..) сливной

   , i г- ттньп ic i in i i 4b вы/о м- .ч г , 1 п ги рпгиС1емы

   i ,i ни /ii,l I )TO(j 17 С ИОаЩЗЮЩИМ

   фиг о) врлм .f ч гидро i i и) . v чп игчппу пррсгородки 27

   ,.t.,,, 1Н|ЦННИК б ДЛЯ ОПОрЫ КОЛi . поверлности когорого им ог|1чрг рптор 2S Rce го

   ч И (и „(Я I ОрОД И 27 ПОД . i- r ) комлем гооа 22 и дно г ) ,,( | i с.п врртикальн1 IP соосные

   itij fi 1и  i i ооЬщг 1Ю1Цие при вращении iioropi 25 Кс-гиррн фильтрации и дегазации ri i r ч п cibi i a pninpa 25 выполнена с от- ч ми 19 закрытыми изнутри ротора ч n lhTpyiOiHi Mti элементами 42 На роторе 25 -(1м; чыена зубчата  шестерн  50 дл  г ринот,а шостерни 51, закрепленной на валу ьасос  18 отклики дегазированной жидкости из i орнуса 40 ротора 25 через штуцер 52 В ,ей части коллектора 22 имеютс  р диа ып .с1 отверсти  53 заОорп газа из ро- юр i /5 г осевым проходом гз колпекторе с р |Дил 1ьмымн отверсти ми 54 внхода газа в H-i i p/ ii коюрые перекрываютс  HPHO/IDHMJIOU втулкой 55, имеющей ради- алпнн0 оггерсти , соосные с отверсти ми 54 RepvH.-n конец коллектора 22 соединен (, ы дг/мым тлом компрессора 9 установленного на крышке 39, всасывающа  по- чогть которого через штуцер 56 сообщена с камерой ра режсни .

   Спосоо осуществл ют следующим образом

   Дл  ди-ззировани  рабочей жидкости Г|ри хптос режиме гидросистемы открывают ктн 1 1, соедин ю линию 4 слива при iinnui U1 -ртнэ 5 с дегазатором 8 (фи| 1),

   уменьшают проходное сечение дроссел  7 (увеличивают его гидросопротивление) в зависимости от степени газировани  рабочей жидкости устанавливают обороты гидромотора 10 (устанавливают уровень разрежени  в полости 38) за счет дроссельного pei улировани  числа оборотов гидромотора 10

   При реализации счогоОа (фиг 2)повора0 чипают кран 5 дл  отвода линии слива в дегазатор 17 регулируют обороты гидромо- гора 1Ч дросселем 7 в зависимости от степени газировани  жидкости и оборотов насоса 1 1идросимемы. чтобы било равенство рас5 ходов

   Пос ie дегазации кран 5 поворачивают обратно мкрывают кран 11 (фиг 1) и рабоча  жидкое ь поступает в филы р б и на слив. Дега м гор 8 (фиг 3) работает следую0 щим образом

   Рабочей ьидкосгь поступает во входной па грубг к с)мери 20фильтрации после дрос- tc/iM 7 п и которого часть растворенного i iri m н перепада давлени  вскипает,

   5 переходит ь состо ние пузырьков, жидкость фильтруете на элементах 21 и проходит внутрь фил грующею контура (на фильтре 21 жидкой, дробитс  и перемешиваетс , по вызывает догюлиигельное газовыделе0 ние) Га выделившийс  jn счет механической до: (дроссель, фильтр), собираетс  вверху полостей камеры 20 фильтрации Рабоча  жидкость нагнетаема  по расходу насосом 1 гидросистемы,

   5 поступает через отверсти  23 в вертикальный канал сбора коллектора 22 и в виде турболизованной струи с большой кинетической энергией вводитс  тангенциально при помощи сопел (штуцеров) в камеру се0 парации ротора 25. Струи жидкости, удар  сь о турбинные лопатки 32, вызывают вращение ротора 25 (режим турбосепарато- ра) При выходе из сопел и при ударе о турбинные лопатки из рабочей жидкости

   5 также выдел етс  газ который собираетс  у центра рогора 25 Далее жидкость подхватываетс  лопаст ми 33 и под действием цен- тробежных сил отбрасываетс  на периферию ротора, где образует кольцевой

   0 слой, герметизиру  фильтрующие элементы 42 боковой стенки ротора (герметизаци  нужна дл  эффективного использовани  разрежени ) Одновременно с этим при вращении рогора 25 синхронно открываютс 

   5 проходы между камерами фильтрации, сепарации и разрежени  (совмещаютс  отверсти  рогора. кольцевых уплотнений 26, 35 и перегородок 27, 37), через которые за счет перепада давлени  выделившийс  газ из полостей камер фильтрации и сепарации откачиваетс  в полость разрежени  38, откуда отбираетс  в компрессор 9. При этом имеет место эффективна  дегазаци  кольцевого сло  жидкости на периферии ротора 25 за счет большого фронта или границы раздела фаз, выдел ющийс  газ также откачиваетс  в камеру разрежени . Дл  уменьшени  поступлени  жидкости из камеры 20 перед отверсти ми уплотнений 26 установлен пропускной диск 28 с фильтрующими элементами 29 (создают гидросопротивление жидкости), причем забор газа ведетс  как из полости до фильтра, так и из полости после фильтра. Если жидкость попадает через отверстие в камеру сепарации ротора, то на ее пути установлен отражающий экран 36, удар  сь в который, она тер ет скорость и подхватываетс  лопаст ми 33. Пульсирующий режим приложени  вакуума позвол ет эффективно срабатывать гравитационным и центробежным силам, удерживающим движение в направлении камеры разрежени  из-за большего удельного веса, чем у газа. Это также позвол ет с учетом конструкции компрессора (возвратно-поступательный поршневой или коловоротный) создавать пики роста разрежени , при которых открываютс  отверсти  сообщени  камер.

   Дегазированна  жидкость из кольцевого сло  выноситс  из ротора 25 через фильтрующиеэлементы42с гидросопротивлением (дл  подпора жидкости ) и попадает в кольцевой зазор между ротором 25 и его неподвижным корпусом 40, оттуда выдавливаетс  (удал етс ) при помощи винтового шнека 41, закрепленного на боковой стенке ротора 25, через отверстие (штуцер 43) в гидробак 16.

   Дегазатор 17 (фиг. 5) работает следующим образом.

   Жидкость поступает в гидромотор 19, враща  его и вертикальный коллектор со скоростью, определ емой регулируемым дросселем 7. Далее жидкость фильтруетс  и вводитс  в ротор 25. Весь механизм дегазации аналогичен предыдущему варианту. Вращение ротора вызывает вращение насоса 18 дл  откачки дегазированной жидкости из корпуса 40 дегазатора и вращение компрессора 9. Пр ма  механическа  св зь гидромотора 19, насоса 18 и компрессора 9 позвол ет реализовать автоматическую св зь между производительност ми этих агрегатов .

   Технико-экономическа  эффективность изобретени  определ етс  преимуществами нового способа и устройства его осуществлени  за счет повышени  эффективности дегазации рабочей жидкости сравнительно невысокого удельного веса (нефт на  осно ва) при обеспечении ее фильтрации.

   Поставленна  цель достигаетс  за счет применени  ВССА известных спосг/Сс.о м ,

   зации, доказавших свою эффективность,   именно механический (перепад давлени  фильтрование, дробление смеси на гидросопротивлени х ), метод центрифуги (prf брызгивание при вводе и сепарировании

   смеси на фазы), отбор газа в полость разре жени  (приложение вакуума, т. е в - уумное дегазирование)

   Использование комплекса операции по дегазации рабочей жидкости по алгоритму

   предлагаемого изобретени  позвол ет неи- тргп . 3опзть -с С 3;Повн гра витациомных сил рабочей жидкости со сравнительно низким удельным весом а счет приложени  к ней центробежных сил в

   пределах ограниченных обьема и размеров вращающегос  ротора с использованием этих сил по направлению фильтрации (нагнетание и про чка за счет давлени  от центробежных сил) и вывода дегазировэнной жидкости из области действи  разрежени  в пределах обьема ротора при его герметизации ко .щевым слоем этой жидкости до фильтр ющих элементов ротора Кроме того, дискретное приложение вакуума к

   дегазируемой жидкости в услови х действи  на нее центробежных сил при наличии значительной границы раздела фаз при ог раниченных размерах ротора позвол ет повысить эффективность дегазации сильно

   газированной жидкости при сведении к минимуму возможности ее попадани  в камеру разрежени .

   Предлагаемые способ и устройство позвол ют примен ть их в гидросистемах ши

   рокого диапазона производительности насоса гидросистемы, т. е. при значительных колебани х расхода гидрожидкости рез дегазатор.

   (56) Дегтев 1/1.И. и Зинкевич А И. Контроль и дегазаци  буровых промывочных жидкостей М.: Недра, 1978, с. 91, рис 2S

   i м у л а изобретени 

   с к дегазации жидкости, включа- м- -нудительную подачу в виде г.пну ю деозационную каме- I-1 ч /умом о камеру разреже- 5 ч| из десазационной Ч ,. гом что с целью } I pK imhocTn процесса дега- i i I /woi ти гидросистемы ме- i iMui ги и г зкости перед 10 , . г 1 . д -г Иг1циг иную камеру „ -iH pvfoi 1.1 перепада , i /.рзс тпрогиот-чии и фильт- ривод г во

   ,t CHH,I J (,

   Г, .UCL. ,11 СМ Г (.

   / x м, OCU, I i

   . и , . Л ,,f ,

   , Чll

   200165312

   стенками из фильтрующих элементов и расположенными внутри ротора радиальными лопатками, корпус выполнен с горизонтальными перегородками по торцам, между которыми и горизонтальными поверхност ми ротора расположены кольцевые уплотнени  с отверсти ми, проход щими через перегородки, при этом горизонтальные поверхности ротора выполнены с отверсти ми, совпадающими с отверсти ми в уплотнени х

   3 Устройство по п 2, отличающеес  тем, что оно снабжено турбинными лопатками прикрепленными к внутренним кон- иЬерийного цам лопаток рогора, и винтовым шнеком, год т ег за прикрепленным к наружным концам лопафильтрую ,шои к ме

   ток ротора по его образующей, размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом а устройство вывода жидкости 20 расположено в нижней части корпуса.

   i t 11, .ill ШДКОСТИ

   i i-r oC i1 i IT .r Р Р 1 , s сое ом

   I 1 I ОН .(, П

   : газ-lHt i ivvi xiiiv oi.n и

   ,, 1 Ю 110 ti IШ г

   i , f3i. рабочей

   1 ог. невысокой плот-од

   гч они ri f.h-1 чип входной

   пм )И L п- попоженным

   г , и icru i соединеннч-л rthoiH чид/i пи н дегаз  1 if ч о чаьосм

   П IJJTVUf Р ,,г

   , ,iyio камеру 01 «и тющее ч чффектиЕ

   ток ротора по его образующей, размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом а устройство вывода жидкости 20 расположено в нижней части корпуса.

   4 Устройство по п 2, отличающеес  тем что оно снабжено коллектором подачи жидкости, расположенным по оси ротора с готможностыо вращени  и соединенным со штуцером ввода жидкости, дегазационна  камера сообщена с камерой разрежени  осевым каналом с выходными радиальными отверсти ми, при этом устройство снабжено неподвижной втулкой с радиальными отверсти ми, перекрывающей выходные отверсти  осевого канала, верхний конец коллектора подачи жидкости соединен с ведущим валом вакуумного

   РГ j iiiioHHdi камера35 насоса (компрессора), а ротор снабжен со- рз по юмсенного в кор- осно расположенной шестерней дл  при- ротора с боковыми вода насоса откачки из корпуса жидкости.

   3 Устройство по п 2, отличающеес  тем, что оно снабжено турбинными лопатками прикрепленными к внутренним кон- цам лопаток рогора, и винтовым шнеком, прикрепленным к наружным концам лопа

   ток ротора по его образующей, размещенным в кольцевом зазоре между ротором и корпусом а устройство вывода жидкости расположено в нижней части корпуса.

   4 Устройство по п 2, отличающеес  тем что оно снабжено коллектором подачи жидкости, расположенным по оси ротора с готможностыо вращени  и соединенным со штуцером ввода жидкости, дегазационна  камера сообщена с камерой разрежени  осевым каналом с выходными радиальными отверсти ми, при этом устройство снабжено неподвижной втулкой с радиальными отверсти ми, перекрывающей выходные отверсти  осевого канала, верхний конец коллектора подачи жидко

   фиг.1

   iA

   СЮ

   фиг.З

   f&rnЈ

   ffiff/ -M

   t Mtf)

   V-V

   С99Ю02

   2Ј

   /Г

   49

   42

   (jpt/еб