Сепаратор для жидкостей - RU2098164C1

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к сепараторам для отделения легких жидкостей и может использоваться для отделения жидкости от суспензии, особенно масла или бензина от воды.

Наиболее близким к предложенному является сепаратор для отделения легкой жирности, включающий корпус с подводом смеси легкой и тяжелой жидкости, не менее чем одну отделительную камеру, расположенную за подводом смеси, установленный за отделительной камерой выпускной патрубок для тяжелой жидкости, перед которым установлена переливная стенка, выпускной патрубок для легкой жидкости, погружную трубу, соединяющую отделительную камеру и уравнительную камеру, и выпускную трубу для легкой жидкости, проходящую от уравнительной камеры вверх, а также коллектор для легкой жидкости, при этом верхняя кромка погружной трубы расположена ниже переливной стенки [1]
В известном сепараторе тяжелая жидкость поступает через переливную стенку в патрубок для выпуска тяжелой жидкости. Ниже переливной кромки этой стенки имеется небольшое сквозное отверстие, обуславливающее дальнейшее понижение уровня тяжелой жидкости при достижении переливной кромки стенки и прекращении подвода смеси и установление его в нерабочем состоянии на уровне основания этого сквозного отверстия. При соответствующем подводе уровень тяжелой жидкости вновь поднимается, в результате чего тяжелая жидкость вновь перетекает через переливную кромку. Из-за этого создаются постоянные колебания уровня тяжелой жидкости, влияющие на отвод легкой жидкости.

Когда при неработающем сепараторе уровень тяжелой жидкости занимает нижнее положение (основание сквозного отверстия малого диаметра), легкая жидкость еще может оставаться в сепараторе и удаляется оттуда только при новом притоке смеси.

В основу изобретения положена задача создать сепаратор, который был бы особенно эффективен с точки зрения отвода легкой жидкости из камеры отделения. Такой сепаратор предназначен особенно для тех случаев, когда в нерабочем состоянии в камере отделения не должно оставаться легкой жидкости.

Эта задача решается в заявленном сепараторе благодаря тому, что между основанием выпускного патрубка для тяжелой жидкости и верхним краем погружной трубы выполнено малое сквозное отверстие, соединяющее уравнительную камеру для легкой жидкости с выпускным патрубком для тяжелой жидкости.

В заявляемой конструкции, таким образом, уравнительная камера соединена с выпускным патрубком для тяжелой жидкости. Камера отделения не содержит сквозного отверстия для отвода тяжелой жидкости, как это имеет место в известном устройстве. Самый низкий уровень жидкости в камере отделения, таким образом, определяется верхней кромкой погружной трубы, входящей в уравнительную камеру. При этом создается невытесняемый объем. Благодаря соединению между уравнительной камерой для легкой жидкости и выпускным патрубком для тяжелой жидкости последняя протекает из уравнительной камеры в выпускной патрубок до тех пор, пока не достигнет уровня основания малого сквозного отверстия. При этом в уравнительной камере устанавливается соответствующий уровень тяжелой жидкости, расположенный ниже уровня тяжелой жидкости в самой камере отделения. Эта разность уровней обусловливает передавливание легкой жидкости, накапливающейся в камере отделения при подаче смеси, через обращенную вниз погружную трубу в коллектор для легкой жидкости, а затем подачу через выпускную трубу для легкой жидкости, ведущую из этой полости, в коллектор для легкой жидкости.

На фиг. 1 изображен сепаратор для отделения легкой жидкости, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 частичный разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 схематический продольный разрез другого варианта конструкции сепаратора для жидкости, полость предварительного разделения не показана; на фиг. 6 вид сверху сепаратора по фиг. 5; на фиг. 7 вид сверху третьего варианта сепаратора; на фиг. 8 продольный разрез сепаратора на фиг. 7; на фиг. 9 поперечный разрез сепаратора на фиг. 7; на фиг. 10 вид сверху четвертого варианта сепаратора, в котором полость предварительного разделения выполнена цилиндрической; на фиг. 11 разрез сепаратора на фиг. 10; на фиг. 12 разрез сепаратора, оснащенного понижающей погружной трубой.

В примере выполнения, показанном на фиг. 1-4, сепаратор выполнен коробчатым и имеет опорную поверхность прямоугольной формы. Это, однако, не исключает того, что могут быть использованы и другие формы, например круглая.

Как видно на проекциях, сепаратор 1 содержит подводящий патрубок 2 для смеси легкой и тяжелой жидкости, выполненный в форме отогнутой вниз трубы. Патрубок 2 входит в первую камеру отделения, представляющую собой уловитель 5 грубого шлама. В этом варианте выполнения шламоуловитель 5 встроен в сепаратор, так что не нужно устанавливать отдельный шламоуловитель. Проходящая поперек через сепаратор переливная стенка 10 отделяет грубый шламоуловитель 5 от второй камеры отделения, выполненной как тонкий шламоуловитель 4. Последний размещен перед третьей камерой отделения, которая в последующем описании будет обозначаться как отделительная камера 3. Эта камера отделена от тонкого шламоуловителя 4 переливной стенкой 9, проходящей поперек сепаратора. Переливная стенка 9 ниже чем переливная стенка 10.

Отделительная камера 3 имеет у дна две наклонных плоскости 11 с двусторонним уклоном, например, выполненные в виде вкладного дна. Посередине каждой из этих плоскостей находятся выходные отверстия для тяжелой жидкости, проходящие поперек ширины сепаратора. Отсюда тяжелая жидкость попадает к сквозному отверстию у нижнего конца погружной стенки 8, ограничивающей сзади отделительную камеру, и через верхнюю кромку переливной стенки 7 в отводящий патрубок 6 для тяжелой жидкости, размещенный сбоку на сепараторе.

В показанном здесь примере во всех трех разделительных камерах происходит процесс сепарации. При этом процессе легкая жидкость отделяется благодаря своему низкому удельному весу и поднимается. В силу описываемого далее эффекта легкая жидкость при этом протекает к входному отверстию погружной трубы 12, проходящей из отделительной камеры 3 в уравнительную камеру для легкой жидкости 18 (показана на фиг. 2). Легкая жидкость поднимается в эту камеру 18 и оттуда по отводящей трубе 13 попадает в небольшую камеру 20, а затем по другой трубе 14 в коллектор 19 для легкой жидкости (показан на фиг. 2). Здесь легкая жидкость собирается и может отсюда периодически удаляться.

Вышеупомянутый эффект отвода легкой жидкости по погружной трубе вниз основан на следующем.

В нерабочем состоянии сепаратора, когда нет притока смеси, тяжелая жидкость находится в отделительной камере 3, тонком шламоуловителе 4 и грубом шламоуловителе 5 на уровне верхней кромки погружной трубы или верхней кромки крышки камеры, образующей уравнительную камеру 18 для легкой жидкости (на фиг. 1 этот уровень обозначен цифрой 15). Уровень устанавливается на этой высоте, поскольку ниже него в камере нет сливного отверстия (закрытое пробкой не принимается во внимание). Поэтому соответствующий объем камеры является невытесняемым.

В нерабочем состоянии уровень тяжелой жидкости в уравнительной камере 18, однако, ниже уровня тяжелой жидкости в камере отделения, поскольку уравнительная камера 18 сообщается с отводящим патрубком 6 для тяжелой жидкости посредством сквозного отверстия 17. Поэтому здесь устанавливается уровень 16 тяжелой жидкости, соответствующий высоте основания сквозного отверстия 17. В нерабочем состоянии поэтому существует разница между уровнем тяжелой жидкости в камере отделения и уровнем тяжелой жидкости в уравнительной камере для легкой жидкости. Эта разница уровней тяжелой жидкости обуславливает при работе сепаратора, то есть при подводе смеси, вытеснение столбов легкой жидкости, накапливающихся в отделительной камере, тонком и грубом шламоуловителях, по погружной трубе 12 в уравнительную камеру 18 и оттуда по подъемной трубе 13, через камеру 20 и трубу 14 в коллектор 19 для легкой жидкости. При этом разность уровней тяжелой жидкости, то есть расстояние между верхней кромкой погружной трубы 12 и основанием малого сквозного отверстия 17, имеет такую величину, чтобы при окончании подвода легкая жидкость не находилась в отделительной камере 3, тонком и грубом шламоуловителях 4 и 5, то есть вся легкая жидкость была отведена по погружной трубе 12. При запуске сепаратора поэтому легкая жидкость отсутствует в отделительных камерах.

В конкретной модели расстояние между основанием малого сквозного отверстия и верхней кромкой погружной трубы составляло 22 мм, причем погружная труба имела общую длину 10,7 см. Тем самым обеспечивается отвод легкой жидкости плотностью 0,78 г/см³ и выше.

На фиг.2 показано, что уравнительная камера 18 и коллектор 19 для легкой жидкости размещены друг за другом у боковой стенки сепаратора, то есть создается равная внутренняя стенка, ограничивающая отделительную камеру или камеры. Для предотвращения поступания легкой жидкости из уравнительной камеры 18 через сквозное отверстие 17 в отводящий патрубок 6 для тяжелой жидкости внутри камеры 18 перед сквозным отверстием 17 предусмотрена погружная стенка 21, образующая нижнее сквозное отверстие.

На фиг. 5 и 6 показан второй вариант сепаратора для легкой жидкости. Этот сепаратор содержит резервуар 200, в который встроены отделительная камера 400 для легкой жидкости, патрубки для отвода легкой и тяжелой жидкости. Этот резервуар установлен на арматурных элементах 300, посредством которых он закреплен в бетонной емкости большего объема (не показана), содержащей емкость предварительного разделения.

Как показано особенно на фиг. 6, приток разделяемой смеси легкой и тяжелой жидкостей (предпочтительно смеси вода-масло) осуществляется по угловому патрубку 150, направляющему смесь вниз в емкость предварительного разделения. Эта смесь обтекает с боков и снизу резервуар 200, размещенный в противоположной подводящему патрубку 150 части емкости предварительного разделения, так что между дном этой емкости и дном резервуара 200 имеется достаточное расстояние для подвода потока снизу.

Этот резервуар выполнен коробчатым и имеет в общем случае прямоугольный контур. В нем имеется приточная шахта 500, открытая снизу и ограниченная переливной стенкой. За переливной стенкой находится полость 70, представляющая часть коллектора для легкой жидкости.

Далее за этой полостью находится отделительная камера 400, в данном участке которой расположена наклонная плоскость (изображена пунктиром). В центре этой плоскости находится сквозное отверстие для тяжелой жидкости, которая затем подтекает под погружную стенку 160 и через переливную стенку 170, пока не достигает сточного патрубка 140, проходящего по емкости предварительного разделения и отводящего тяжелую жидкость, например, в канализацию.

Уравнительная камера для легкой жидкости состоит в этом варианте из двух камер 600, расположенных за отделительной камерой 400 ниже основания отводящего патрубка и сбоку от отделительной камеры 400. Эти камеры сообщаются друг с другом с помощью подходящих труб или отверстий (не показаны). Размещенная сбоку уравнительная камера для легкой жидкости закрыта сверху крышкой, в которой установлена ведущая вниз погружная труба 90. Эта труба ведет из емкости предварительного разделения в уравнительную камеру. Камера 600 соединена также с другой погружной трубой, входящей из отделительной камеры 400 в уравнительную камеру. Эта погружная труба размещена в выступе отделительной камеры, проходящей над камерой 600.

Из уравнительной камеры отводящая легкую жидкость труба 100 ведет вверх в короб 110, выходящая из которого отводящая труба 120 оканчивается в другой части коллектора 70 для легкой жидкости. Уравнительная камера 600 соединена малым сквозным отверстием 130, размещенным у основания отводящего патрубка для тяжелой жидкости, с этим патрубком.

Сепаратор работает следующим образом.

В нерабочем состоянии уровень жидкости в емкости предварительного разделения устанавливается на верхней кромке погружной трубы 90, а в отделительной камере 400 на верхней кромке погружной трубы 80. В уравнительной камере 600 жидкость находится у основания малого сквозного отверстия. При подаче смеси она поступает через подводящий патрубок 150 в емкость предварительного разделения. Здесь легкая жидкость собирается поверх тяжелой. Находящаяся еще в погружной трубе 90 легкая жидкость вытесняется притекающей тяжелой жидкостью в уравнительную камеру 600. Часть смеси, преобладающим образом тяжелая жидкость, достигает также через приточную шахту 500 отделительной камеры 400, где также поверх тяжелой жидкости собирается легкая, а находящаяся в погружной трубе 80 легкая жидкость вытесняется в уравнительную камеру 600.

При прекращении подвода смеси уровень тяжелой жидкости с находящимся на ней слоем легкой жидкости понижается как в емкости предварительного разделения, так и в отделительной камере. Когда слой легкой жидкости наталкивается на верхнюю кромку погружной трубы, тяжелая жидкость, находящаяся в погружных трубах, вытесняется из труб и весь слой легкой жидкости стекает по погружной трубе в уравнительную камеру.

Это происходит до тех пор, пока уровни тяжелой жидкости в емкости предварительного разделения и отделительной камере не достигнут положения верхней кромки обеих погружных труб 80, 90. Дальнейшее понижение невозможно, поскольку соответствующие полости не имеют нижележащих сточных отверстий. В уравнительной камере, напротив, уровень еще понижается до основания малого сквозного отверстия 130, через которое тяжелая жидкость уходит в отводящую трубу 140. Выход легкой жидкости из уравнительной камеры через малое сквозное отверстие предотвращается установленной перед ним погружной стенкой.

При такой конструкции подавляющая часть легкой жидкости отделяется уже в емкости предварительного разделения и вытесняется по погружной трубе 90 в уравнительную камеру. Лишь небольшая часть проходит вместе с тяжелой жидкостью в собственно отделительную камеру 400, так что последняя мало нагружена легкой жидкостью, что, наряду с улучшением процесса сепарации, способствует снижению затрат на обслуживание отделительной камеры.

В показанной здесь конструкции уравнительная камера для легкой жидкости содержит две камеры 600. Однако она может быть разделена и на большее число камер или наоборот иметь только одну камеру. Положение камер тоже может отличаться от показанного на чертежах.

Существенно, что ограничительные стенки отделительной камеры 400 размещены настолько высоко, чтобы создающийся здесь уровень жидкости был отделен от уровня жидкости в емкости предварительного разделения и единственная связь между обеими зонами происходила через приточную шахту 500 и соответствующую уравнительную камеру.

На фиг. 7-9 показан третий вариант конструкции сепаратора 200, в котором резервуар 210, содержащий отделительную камеру 23, размещен в бетонной емкости 22, содержащей емкость предварительного разделения. Резервуар 210 так размещен в емкости 22, что имеет расстояние до ее дна и снизу может обтекаться смесью. Эта смесь поступает по подводящему патрубку 34 и через затвор 35 вниз в емкость предварительного разделения. Там аналогично вышеописанному варианту происходит разделение легкой и тяжелой жидкости, после которого легкая жидкость по погружной трубе 27 поступает непосредственно в уравнительную камеру 25. Эта камера состоит из двух соединенных друг с другом камер, размещенных в резервуаре 210. В значительной степени отделенная от легкой жидкости тяжелая жидкость поступает через приточную шахту 24 в резервуар 210, имеющий отделительную камеру 23, проходя при этом через камеру 25. Она поступает в отделительную камеру 23, где происходит окончательное отделение. Из этой камеры погружная труба 26 ведет в передаточную камеру 25 уравнительной камеры. Ведущая вверх труба 28 для отвода легкой жидкости направляет легкую жидкость через короб 29 в коллектор 31, расположенный сбоку от отделительной камеры 23. Находящаяся в камере 23 тяжелая жидкость подтекает под погружную стенку 38 и перетекает через переливную стенку 39, достигая отводящего канала 40 для тяжелой жидкости, соединенного с соответствующей трубой 33, проходящей через емкость предварительного разделения и подключенной к канализации. У основания отделительной камеры 23 расположена наклонная плоскость 41, способствующая процессу сепарации. Под основанием отводящего канала 40 для тяжелой жидкости расположена также камера коллектора 31 для легкой жидкости. Труба 32 осуществляет связь между уравнительной камерой, снабженной другой боковой камерой 25, в которую входит погружная труба 27, и малым сквозным отверстием (не показано) у основания отводящего канала 40 для тяжелой жидкости.

Предусмотрена также переливная труба 37, выходящая из уравнительной камеры и ведущая в поплавковую камеру. Размещенный в ней поплавок 36 при соответствующем уровне жидкости заставляет срабатывать упомянутый приточный затвор 35.

Описанный сепаратор работает аналогично сепаратору по фиг. 5 и 6, здесь изменено только расположение уравнительной камеры и коллектора для легкой жидкости.

В варианте конструкции по фиг. 10 и 11 собственно отделительная камера 55 находится в резервуаре 51, помещенном, в свою очередь, в круглую бетонную емкость 51, образующую емкость предварительного отделения. Сепаратор 50 имеет боковой подвод 54 и альтернативный подвод 54, показанный снизу. Отвод тяжелой жидкости осуществляется в точке 53. Притекающая смесь разделяется в емкости предварительного разделения, а остальная часть легкой жидкости, содержащаяся в тяжелой жидкости, поступает через приточную шахту 61 в отделительную камеру 55, перетекая через коллектор 56 для легкой жидкости. Из камеры 55 остальная легкая жидкость поступает через погружную трубу (не показана) в уравнительную камеру 57, в которую тоже входит погружная труба, непосредственно соединенная с емкостью предварительного разделения. Эта погружная труба тоже не показана. Тяжелая жидкость подводится из камеры 55, подтекая под погружную стенку 59 и переливаясь через переливную стенку 58, в отводящий патрубок 53 для тяжелой жидкости, который, как во всех остальных вариантах конструкции, содержит малое сквозное отверстие 60, соединенное с уравнительной камерой 57 и являющееся причиной эффекта подсоса, обусловливающего отвод легкой жидкости в коллектор 56. В остальном сепаратор работает аналогично показанному на фиг. 5-9 варианту.

Пониженный уровень тяжелой жидкости соответствует высоте столба легкой жидкости над тяжелой жидкостью. При плотности легкой жидкости 0,90 этот столб над пониженным уровнем тяжелой жидкости составляет 10% от общего столба. При плотности 0,80 столб над пониженным уровнем тяжелой жидкости составляет 20% от общего столба.

Легкая жидкость может подтекать под нижнюю кромку погружной трубы только тогда, когда столб несколько приподнят над уровнем тяжелой жидкости (погружение несколько глубже или в соответствии с предварительным анализом плотности более короткая длина трубы). Погружные трубы могут быть также установлены с возможностью регулировки.

В вышеописанных примерах выполнения легкая жидкость может стекать вниз только в нерабочем состоянии, то есть при остановленном притоке смеси. Притекающей тяжелой жидкостью или поднимающимся уровнем тяжелой жидкость легкая жидкость может вытесняться только вверх.

Поток тяжелой жидкости в сепараторе не возникает. В самих погружных трубах поток существует исключительно, когда при запуске по погружным трубам протекают повышенные количества тяжелой жидкости, захватывающие легкую жидкость. Однако это происходит только при запуске. В ходе эксплуатации вся легкая жидкость плавает на повышенном уровне тяжелой жидкости, в то время как приток происходит снизу.

На фиг. 12 в схематичной форме показан разрез сепаратора, снабженного специальной понижающей погружной трубой 65. Эта погружная труба 65 служит в качестве предохранительного приспособления для таких случаев, когда притекает избыточное количество легкой жидкости, например при авариях нефтепроводов. Вероятность того, что такая авария произойдет непосредственно вблизи сепаратора и обязательно приведет к притоку избыточного количества легкой жидкости во впускной патрубок сепаратора, сравнительно мала. Несмотря на это изобретение предусматривает соответствующие меры предотвращения загрязнения окружающей среды.

Как показано на фиг. 12, при этом дополнительная понижающая погружная труба 65 имеет такую длину, чтобы притекающая легкая жидкость ни при каких условиях не могла достичь глубины погружной трубы. Это обеспечивается тем, что столб легкой жидкости над уровнем тяжелой жидкости поддерживается таким низким, чтобы легкая жидкость не могла вытеснить тяжелую жидкость до этой глубины. Погружная труба 65 проходит при этом до емкости предварительного разделения (шламоуловителя), пересекая уравнительный резервуар. Из уравнительного резервуара проходит вниз труба 66 увеличенного диаметра, закрытая снизу и вмещающая нижнюю часть понижающей погружной трубы 65.

Реферат

Изобретение относится к сепаратору для отделения легких жидкостей с подводом смеси легкой и тяжелой жидкости, не менее чем одной отделительной камерой, расположенной за впускным патрубком, для отделения легкой жидкости от тяжелой, выпускным патрубком для тяжелой жидкости, расположенным за отделительной камерой, перед которым установлена переливная стенка, выпускным патрубком для легкой жидкости в уравнительной камере для легкой жидкости, погружной трубой, ведущей от точки отделительной камеры, расположенной ниже переливной стенки, вниз в уравнительную камеру, и выпускной трубой для легкой жидкости, проходящей от уравнительной камеры вверх, а также коллектором для легкой жидкости, с которым соединена выпускная труба для легкой жидкости. Между основанием выпускного патрубка для тяжелой жидкости и верхним краем погружной трубы размещено малое сквозное отверстие, соединяющее уравнительную камеру для легкой жидкости с выпускным патрубком для тяжелой жидкости. 20 з. п. ф-лы, 12 ил.

Формула