Устройство для очистки диэлектрических жидкостей

 

Изобретение относится к очистке диэлектрических жидкостей. Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, уплотнительные элементы, конусные осадительные электроды, соединенные через подводящие электроды с источником высокого напряжения, кольцевые диэлектрические заслонки, накопительный бункер с выпускными элементами, турболизатор потока, выполненный в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали, опорный элемент, выполненный из диэлектрического материала и расположенный в нижней части камеры устройства, подводящие электроды пропущены через уплотнительные электроизоляционные элементы и конусные осадительные электроды, направленные своей узкой частью в сторону движения потока очищаемой диэлектрической жидкости и подсоединены в чередующемся порядке к разнополярным подводящим электродам, турбулизатор потока установлен по оси устройства внутри конусных осадительных электродов и в отверстии, выполненном в опорном элементе. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике очистки диэлектрических жидкостей, в частности растительного масла, жидких топлив, трансформаторного и моторных масел, и может быть использовано в пищевой, электротехнической автомобильной и других отраслях.

Известно устройство для обработки моторного масла [1] содержащее рабочую ванну с подающим и сливными патрубками, ультразвуковой генератор, магнитостриктор, насос, емкости для исходного и готового продукта, пусковую аппаратуру, многокольцевой магнит, размещенный на сливном патрубке рабочей ванны, перфорированной перегородкой, размещенной внутри ванны подающего патрубка под углом 10-15^o к горизонтали, и перфорированной перегородкой, размещенной над дном ванны на расстоянии 1/4 1/3 длины звуковой волны, при этом отверстия перфорированной перегородки выполнены с размером, увеличивающимся в направлении уклона.

Недостатком такого устройства является его сложность, обусловленная наличием сложных функциональных блоков и узлов, ультразвуковой генератор, магнитостриктор, многокольцевой магнит и др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный электроочиститель потока диэлектрической жидкости [2] содержащий насос для подачи жидкости в электростатический фильтр, корпус которого выполнен в виде закрытой камеры, на корпусе расположены входной и выходной патрубки, трубопроводы, вентили, блок управления с источником высокого напряжения, грязеуловитель, электроды противоположных полярностей, расположенные вдоль потока и поперечный электрод из фильтрующего материала, подключенный к электроду одной полярности и расположенный с промежутком к электроду другой полярности, причем концевая часть поперечного электрода, образующего промежуток, расположена в грязеуловителе, выполненным с диэлектрическими стенками и снабженным диэлектрической заслонкой и металлической пятой, подключенной к поперечному электроду и закрепленной на заслонке.

Недостатками такого устройства являются низкая надежность в работе, обусловленная конструкцией грязеуловителя, и недостаточная степень очистки электрической жидкости.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, достигается в устройстве для очистки диэлектрических жидкостей, содержащем корпус, выполненный в виде закрытой камеры с входным и выходным патрубками, уплотнительные элементы, осадительные электроды, соединенные через подводящие электроды с клеммами источника высокого напряжения, диэлектрические заслонки и накопительный бункер с выпускными элементами, тем, что устройство содержит турболизатор потока, осадительные электроды выполнены в виде усеченных конусов из электропроводящего материала, опорный элемент выполнен из диэлектрического материала и расположен по оси устройства в нижней части камеры, подводящие электроды выполнены в виде электропроводящих стержней, установленных параллельно оси устройства и последовательно пропущенных через уплотнительные электроизоляционные элементы, расположенные на поверхности корпуса в его верхней части, конусные осадительные электроды направлены своей узкой частью в сторону движения потока очищаемой диэлектрической жидкости, установлены по вертикальной оси устройства с шагом h и подсоединены в чередующемся порядке к разнополярным подводящим электродам, турбулизатор потока установлен по оси устройства внутри конусных осадительных электродов и в отверстии, выполненном в опорном элементе, конусные осадительные электроды выполнены с внешним диаметром своей широкой части D_ос.эл., меньшим внутрененного диаметра d_корп. корпуса, диэлектрические заслонки выполнены кольцевыми с внешним диаметром D_засл., равным внутреннему диаметру d_корп. корпуса и с внутренним диаметром d_засл., удовлетворяющим условию: , где α угол между образующими конусных поверхностей осадительных электродов и осью устройства, кольцевые диэлектрические заслонки расположены между конусными осадительными электродами, причем каждая кольцевая диэлектрическая заслонка установлена с соприкосновением своей внутренней кромки с внешней боковой поверхностью нижерасположенного по отношению к ней конусного осадительного электрода, конусные осадительные электроды установлены, в свою очередь, с соприкосновением своей нижней кромки с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой диэлектрической заслонки.

При этом для удобства сборки и эксплуатации корпус выполнен разъемным и состоит из цилиндрической части, верхней крышки и нижней крышки, причем в центре верхней крышки расположен выходной патрубок, в центре нижней крышки - входной патрубок, а по периферии нижней крышки выпускные элементы.

Для обеспечения завихрения потока при движении от входного патрубка к выходному турбулизатор потока выполнен в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали, выполненной из электроизоляционного материала.

Для дополнительного усиления эффекта при очистке диэлектрической жидкости стержень турбулизатора потока выполнен электропроводящим и подключен к одной из клемм источника высокого напряжения.

Для осуществления направленного сбора грязи и очистки зазоров между осадительными электродами и кольцевыми диэлектрическими заслонками накопительный бункер выполнен в виде кольцевой камеры, расположенной в нижней части корпуса и ограниченной сверху нижней кольцевой диэлектрической заслонкой.

На внутренней поверхности цилиндрической части корпуса на уровне нижней кольцевой диэлектрической заслонки выполнен опорный кольцевой буртик, обеспечивающий надежную фиксацию нижней кольцевой заслонки, которая является по отношению к вышерасположенному пакету насадок и заслонок.

Для обеспечения направленного движения грязи к сборному бункеру в кольцевых диэлектрических заслонках выполнены отверстия, расположенные по двум окружностям, причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет условию: d_засл. < d₁ < D_ос.эл., а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет условию: D_ос.эл. < d₂ < d_корп. Для повышения жесткости конструкции нижние концы стержней подводящих электродов вставлены в глухие отверстия, выполненные в опорном элементе.

На фиг. 1 показана конструкция устройства в разрезе; на фиг.2 приведено изображение конического осадительного электрода в изометрии, на фиг.3 приведено изображение конического соединительного электрода в плане (вид сверху); на фиг.4 изображена кольцевая диэлектрическая заслонка.

Устройство для очистки диэлектрических жидкостей (фиг.1) содержит разъемный корпус, выполненный в виде закрытой камеры и состоящий из цилиндрической части 1, верхней крышки 2 и нижней крышки 3, причем в центре верхней 2 расположен выходной патрубок 4, в центре нижней крышки 3 входной патрубок 5, а по периферии нижней крышки выпускные элементы 6 и 7.

Устройство содержит также осадительные электроды 8, выполненные в виде усеченных конусов из электропроводящего материала и соединенные через подводящие электроды 9 с клеммами 10 источника высокого напряжения (не показан), диэлектрические заслонки 11, выполненные кольцевыми с внешним диаметром D_засл., равным внутреннему диаметру d_корп. корпуса и с внутренним диаметром d_засл..

Подводящие электроды 9 выполнены в виде электропроводящих стержней, установленных параллельно оси устройства и последовательно пропущенных через уплотнительные электроизоляционные элементы 13 и 14, расположенные с обеих сторон верхней крышки 2.

В нижней части корпуса расположен накопительный бункер 14, выполненный в виде кольцевой камеры, ограниченной сверху нижней кольцевой диэлектрической заслонкой 11, опорный элемент 15, выполненный из диэлектрического материала и расположенный по оси устройства, и выпускные элементы 6 и 7, предназначенные для удаления осадки (грязи).

Конусные осадительные электроды 8 направлены своей узкой частью в сторону движения потока очищаемой диэлектрической жидкости, установлены по вертикальной оси устройства с шагом h и подсоединены в чередующемся порядке к разнополярным подводящим электродам 12.

Конусные осадительные электроды 8 выполнены с внешним диаметром своей широкой части D_ос.эл., меньшим внутреннего диаметра d_корп. корпуса.

Кольцевые диэлектрические заслонки 11 выполнены с внешним диаметром D_засл., равным внутреннему диаметру d_корп. корпуса, и с внутренним диаметром d_засл., удовлетворяющим условию: где α угол между образующими конусных поверхностей осадительных электродов 8 и осью устройства.

Кольцевые диэлектрические заслонки 11 расположены между конусными осадительными электродами 8, причем каждая кольцевая диэлектрическая заслонка 11 установлена с соприкосновением своей внутренней кромки с внешней боковой поверхностью нижерасположенного по отношению к ней конусного осадительного электрода 8.

Конусные осадительные электроды 8 установлены, в свою очередь, с соприкосновением своей нижней кромки с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой диэлектрической заслонки 11.

Турбулизатор потока выполнен в виде стержня 16 с направляющим элементом 17 в форме многовитковой пространственной спирали, выполненной из электроизоляционного материала и установлен по оси устройства внутри конусных осадительных электродов 8 и в центральном сквозном отверстии 18, выполненном в опорном элементе 17.

При этом стержень 19 турбулизатора потока может быть выполнен электропроводящим и подключен к одной из клемм 10 источника высокого напряжения, что позволяет повысить эффективность очистки.

На внутренней поверхности цилиндрической части 1 корпуса на уровне нижней кольцевой диэлектрической заслонки 11 выполнен опорный кольцевой буртик 20, предназначенный для повышения устойчивости конструкции.

В кольцевых диэлектрических заслонках 11 (фиг.4) выполнены отверстия 21 и 22, расположенные соответственно по двум окружностям, причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет условию: d_засл. < d₁ < D_нас., а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет условию: D_нас. < d₂ < d_корп.
Нижние концы стержней подводящих электродов 9 вставлены в глухие отверстия, выполненные в опорном элементе 15, что дополнительно повышает устойчивость конструкции.

На фиг.1 изображены два стержня подводящих электродов 9, однако для надежной фиксации конусных осадительных электродов 8 целесообразно применять удвоенное количество стержней (для каждого полюса два диаметрально расположенных однополярных электрода).

В каждом коническом осадительном электроде 8 (фиг. 2 и 3) выполнены отверстия 23 и 24 для подводящих электродов 9 (их количество соответствует числу стержней подводящих электродов 9).

Диаметр отверстия 23 больше диаметра электрода 9, что позволяет исключить контакт подводящего 9 и осадительного 8 электродов, а диаметр отверстия 24 равен диаметру электрода 9, что обеспечивает их контакт.

При сборке пакета конических осадительных электродов 8 они устанавливаются таким образом, чтобы по оси каждого из подводящих электродов 9 отверстия 23 и 24 чередовались друг с другом, что обеспечивает подключение конусных осадительных электродов 8 к разным полюсам источника высокого напряжения в чередующемся порядке.

Цилиндрическая часть 1 корпуса соединена с крышками 2 и 3 посредством фланцевых соединений 25 и 26.

Стержень 16 турбулизатора потока зафиксирован строго по оси устройства с помощью штифтов 27 и 28, вставленных в отверстия, выполненные в патрубках 4 и 5.

Стержень 16, выполненный электропроводящим, соединен через электропроводящий штифт 27 посредством вывода 29 с одной из клемм 10 "-"("+") источника высокого напряжения (не показан).

Детали 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 15 выполнены из электроизоляционного материала.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии входной патрубок 5 через резьбовое соединение и трубопровод подсоединен к системе подачи загрязненной диэлектрической жидкости (не показаны).

Выходной патрубок 4 через резьбовое соединение и трубопровод подсоединен к сборнику очищенной диэлектрической жидкости (не показаны).

Выпускные элементы 6 и 7 перед заполнением внутренней камеры устройства закрыты заглушками (не показаны).

Поток загрязненной диэлектрической жидкости (обозначен затемненными двойными стрелками 30 на фиг.1) подается под давлением в устройство и заполняет его внутреннюю камеру.

При этом через подводящие электроды 9 к коническим осадительным электродам 8 подведено высокое напряжение, которое возбуждает в зазорах между коническими поверхностями электростатическое поле высокой напряженности.

Результирующее движение очищаемой диэлектрической жидкости происходит преимущественно по рабочему каналу турбулизатора потока в осевом направлении за счет обеспечения определенного соотношения гидравлических сопротивлений движению среды в осевом направлении (вверх к выходному патрубку 4) и радиальных направлениях (через зазоры осадительных электродов 8, и отверстия в заслонках 11 вниз к выпускным элементам 35).

Необходимые значения гидравлических сопротивлений в указанных направлениях обеспечиваются конструктивными параметрами устройства (шагом h расположения осадительных электродов 8, диаметром D_ос.эл., углом a, количеством и диаметрами d₁ и d₂ отверстий 21 и 22 в диэлектрических заслонках 11 и другим).

Поскольку закручивание потока с помощью спирального элемента 17 происходит с малым радиусом, то на загрязняющие частицы воздействует большая центробежная сила, которая отбрасывает их к конусным осадительным электродам 8 и частицы попадают в зазоры между ними (стрелки 31 на фиг.1), где на них воздействует электрическое поле высокой напряженности.

Частицы обладают большей плотностью и большим значением диэлектрической постоянной по сравнению с аналогичными параметрами диэлектрической жидкости (среды).

Разницы в значениях плотности и диэлектрических постоянных обуславливает "отток" частиц в зазоры между осадительными электродами 8, куда они выталкиваются центробежный силой, и где они постепенно накапливаются и перемещаются по наклонным поверхностям конических осадительных электродов 8 к кольцевым диэлектрическим заслонкам 11.

Дополнительное усиление эффекта воздействия электростатического поля на частицы достигается подачей высокого потенциала через элементы 27 и 29 на электропроводящий стержень 16.

Достигнув заслонок 11 частицы "проваливаются" вниз через отверстия 21 и 22 (стрелки 32 и 33) последовательно от верхних заслонок 11 к нижним, заполняя пространство кольцевой камеры бункера 14 в виде осадка 34, после чего он удаляется (стрелки 35) через выпускные элементы 6 и 7, с которых предварительно должны быть сняты заглушки (не показаны).

Через выходной патрубок 4 отводится поток очищенной диэлектрической жидкости (стрелки 36 на фиг. 1).

Устанавливая определенное соотношение потоков 36 и 35, что обеспечивается выбором вышеуказанных конструктивных параметров, обеспечивают непрерывный режим работы устройства с одновременным отводом очищенной диэлектрической жидкости из патрубка 4 и жидкости с повышенным содержанием загрязнений (осадком 34) из выпускных элементов 35.

После продолжительной работы устройства при большом накоплении загрязнений в зазорах между осадительными электродами 8 и заслонками 11 устройство промывается потоком жидкости (моющего средства), подаваемой в устройство через патрубок 4 и отводимый через патрубок 5 и выпускные элементы 6 и 7.

Конструктивные элементы и узлы устройства являются технологичными в изготовлении и не требуют дорогостоящих материалов.

Конусные осадительные электроды 8 могут изготавливаться методом штамповки. Далее корпуса 1, 2 и 3 могут быть изготовлены из пластика литьем и механической обработкой. Направляющий спиральный элемент 17 изготавливается из диэлектрического материала с низкой адгезионной способностью, например фотопласта.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки диэлектрических жидкостей, содержащее корпус, выполненный в виде закрытой камеры с входным и выходным патрубками, уплотнительные элементы, осадительные электроды, соединенные через подводящие электроды с клеммами источника высокого напряжения, диэлектрические заслонки, накопительный бункер с выпускными элементами, отличающееся тем, что оно содержит турболизатор потока, осадительные электроды выполнены в виде усеченных конусов из электропроводящего материала, опорный элемент выполнен из диэлектрического материала и расположен по оси устройства в нижней части камеры, подводящие электроды выполнены в виде электропроводящих стержней, установленных параллельно оси устройства и последовательно пропущенных через уплотнительные электроизоляционные элементы, расположенные на поверхности корпуса в его верхней части, конусные осадительные электроды направлены своей узкой частью в сторону движения потока очищаемой диэлектрической жидкости, установлены по вертикальной оси устройства с шагом h и подсоединены в чередующемся порядке к разнополярным подводящим электродам, турбулизатор потока установлен по оси устройства внутри конусных осадительных электродов и в отверстии, выполненном в опорном элементе, конусные осадительные электроды выполнены с внешним диаметром своей широкой части D_ос.эл., меньшим внутреннего диаметра d_корп корпуса, диэлектрические заслонки выполнены кольцевыми с внешним диаметром D_засл, равным внутреннему диаметру d_корп корпуса, и с внутренним диаметром d_засл, удовлетворяющим условию

где α - угол между образующими конусных поверхностей осадительных электродов и осью устройства,
кольцевые диэлектрические заслонки расположены между конусными осадительными электродами, причем каждая кольцевая диэлектрическая заслонка установлена с соприкосновением своей внутренней кромки с внешней боковой поверхностью нижерасположенного по отношению к ней конусного осадительного электрода, конусные осадительные электроды установлены с соприкосновением своей нижней кромки с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой диэлектрической заслонки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен разъемным и состоит из цилиндрической части, верхней крышки и нижней крышки, причем в центре верхней крышки расположен выходной патрубок, в центре нижней крышки - входной патрубок, а по периферии нижней крышки выпускные элементы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что турбулизатор потока выполнен в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали, выполненной из электроизоляционного материала.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что стержень турбулизатора потока выполнен электропроводящим и подключен к одной из клемм источника высокого напряжения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопительный бункер выполнен в виде кольцевой камеры, расположенной в нижней части корпуса и ограниченной сверху нижней диэлектрической заслонкой.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса на уровне нижней кольцевой диэлектрической заслонки выполнен опорный кольцевой буртик.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в кольцевых диэлектрических заслонках выполнены отверстия, расположенные по двум окружностям, причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет условию: D_засл < d₁ < D_осэл., а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет условию: D_осэл. < d₂ < d_корп. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижние концы стержней подводящих электродов вставлены в глухие отверстия, выполненные в опорном элементе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4