RU2198714C2

RU2198714C2 - Vacuum plant

Info

Publication number: RU2198714C2
Application number: RU99126604/12A
Authority: RU
Inventors: А.А. Поворов; В.Н. Санков; В.П. Зайцев; Н.А. Шиненкова
Original assignee: ЗАО "Мембраны"
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: creation of vacuum in filtering devices for filtering small volumes of fluid under laboratory conditions, particularly, in conduction of sanitary-bacteriological analyses. SUBSTANCE: vacuum plant consists of pump, separator with lines of withdrawal of filtrate and gas, ejector combined in system for circulation of working fluid. Inlet pipe for working fluid is located perpendicular to separator control axis 0.01-0.15 m below level of fluid found in separator or on side opposite to outlet pipe with a distance between axis of inlet and outlet pipes amounting up to 0.01-0.15 m. EFFECT: increased efficiency of device. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано для создания вакуума в фильтровальных устройствах при фильтрации небольших объемов жидкости в лабораторных условиях, в частности при проведении санитарно-бактериологических анализов. The invention relates to a vacuum technique and can be used to create a vacuum in filtering devices when filtering small volumes of liquid in laboratory conditions, in particular during sanitary-bacteriological analyzes.

Для создания вакуума в лабораторной технике, как правило, используют системы, содержащие вакуумный насос и ресивер, где собирается фильтрат [US 5141639, US 5279734]. Основным недостатком таких систем является частая остановка вакуумной системы для слива собранного фильтрата из ресивера и повышенный шум, создаваемый при работе вакуумного насоса. To create a vacuum in laboratory technology, as a rule, systems containing a vacuum pump and a receiver where the filtrate is collected are used [US 5141639, US 5279734]. The main disadvantage of such systems is the frequent shutdown of the vacuum system to drain the collected filtrate from the receiver and the increased noise generated by the operation of the vacuum pump.

В настоящее время существуют различные методы решения указанной проблемы. Currently, there are various methods for solving this problem.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является устройство, описанное в изобретении (RU 92002399, опубл. в БИ 4, 1995 г.), в котором вакуум создается эжектором, включенным в контур рабочей жидкости: сепаратор - насос - эжектор - сепаратор. При этом фильтрат и попадающие вместе с ним из фильтровального устройства газы выводятся непосредственно из сепаратора в канализацию или в приемную емкость. Основным недостатком указанной вакуумной станции, используемой в лабораторной технике, является небольшой объем сепаратора, что приводит к образованию воронки при поступлении в него рабочей жидкости после эжектора. Наличие воронки в сепараторе приводит к подсасыванию воздуха в контур рабочей жидкости, уменьшению рабочего давления насоса и соответственно вакуума, создаваемого эжектором. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение кпд устройства для создания вакуума за счет уменьшения содержания воздуха в циркуляционном контуре. The closest in technical solution and the achieved result is the device described in the invention (RU 92002399, published in BI 4, 1995), in which the vacuum is created by an ejector included in the circuit of the working fluid: separator - pump - ejector - separator. In this case, the filtrate and the gases that enter with it from the filter device are discharged directly from the separator to the sewer or to the receiving tank. The main disadvantage of this vacuum station used in laboratory technology is the small volume of the separator, which leads to the formation of a funnel when the working fluid enters it after the ejector. The presence of a funnel in the separator leads to the suction of air into the circuit of the working fluid, reducing the working pressure of the pump and, accordingly, the vacuum created by the ejector. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the device for creating a vacuum by reducing the air content in the circulation circuit.

Поставленная задача достигается за счет того, что известное устройство для создания вакуума при фильтрации жидкостей выполнено в виде контура для циркуляции рабочей жидкости, включая сепаратор с линией отвода фильтрата и газа, насос, подключенный линией всасывания к патрубку для выхода рабочей жидкости сепаратора, эжектор, имеющий патрубок для всасывания фильтрата, вход эжектора, соединенный с нагнетательной линией насоса, а выход - с входным патрубком рабочей жидкости сепаратора. The problem is achieved due to the fact that the known device for creating a vacuum when filtering liquids is made in the form of a circuit for circulating the working fluid, including a separator with a discharge line for filtrate and gas, a pump connected by a suction line to the nozzle for the outlet of the working fluid of the separator, an ejector having a pipe for suction of the filtrate, an ejector inlet connected to the discharge line of the pump, and an outlet with an inlet of the separator working fluid.

При этом входной патрубок рабочей жидкости сепаратора расположен перпендикулярно центральной оси сепаратора ниже уровня жидкости на 0,01÷0,15 м или с противоположной от выходного патрубка стороны сепаратора, причем расстояние между осями входного и выходного патрубков составляет 0,01÷0,15 м, а объем сепаратора составляет (0,15÷2,0)•10^-3•Q л, где Q - расход рабочей жидкости в л/ч.In this case, the inlet pipe of the working fluid of the separator is located perpendicular to the central axis of the separator below the liquid level by 0.01 ÷ 0.15 m or from the side of the separator opposite from the output pipe, and the distance between the axes of the inlet and outlet pipes is 0.01 ÷ 0.15 m and the separator volume is (0.15 ÷ 2.0) • 10 ^-3 • Q l, where Q is the flow rate of the working fluid in l / h.

В патентной и научно-технической литературе не выявлены технические решения, содержащие всю заявленную совокупность признаков. In the patent and scientific and technical literature, no technical solutions have been identified containing the entire claimed combination of features.

Основным условием создания достаточного вакуума в системе является отсутствие воздуха в рабочей жидкости,который попадает в контур благодаря образованию воронки в сепараторе. The main condition for creating sufficient vacuum in the system is the absence of air in the working fluid, which enters the circuit due to the formation of a funnel in the separator.

Процесс гашения воронки возможен только при определенных условиях подачи водо-воздушной смеси в сепаратор, т.е. при определенном положении входного патрубка по отношению к уровню жидкости в сепараторе. The funnel quenching process is possible only under certain conditions of supplying the air-water mixture to the separator, i.e. at a certain position of the inlet pipe relative to the liquid level in the separator.

Опытным путем установлено, что при положении входного патрубка, близкого к уровню жидкости (выше или даже чуть ниже), не происходит процесс гашения воронки, т. к. струя либо просто пролетает до противоположной стенки сепаратора, либо пробивает тонкий слой воды, не разрушая воронки. В случае, если входной патрубок находится близко к основанию сепаратора, то струя (состоящая из водо-воздушной смеси) рабочей жидкости не пробивает толщу воды, воронка не разрушается, струя не затягивается в воронку, при этом не происходит отделение воздуха и он попадает в рабочий контур, что недопустимо. It has been experimentally established that when the inlet nozzle is close to the liquid level (higher or even slightly lower), the funnel is not extinguished, because the jet either simply flies to the opposite separator wall or breaks through a thin layer of water without destroying the funnel . If the inlet pipe is close to the base of the separator, then the jet (consisting of a water-air mixture) of the working fluid does not break through the water column, the funnel does not collapse, the jet does not draw into the funnel, and air does not separate and it enters the working contour, which is unacceptable.

Экспериментально установлено, что оптимальным уровнем расположения входного патрубка является 0,01÷0,15 м ниже уровня жидкости. It has been experimentally established that the optimal level of location of the inlet pipe is 0.01 ÷ 0.15 m below the liquid level.

То же самое происходит в случае, когда входной патрубок находится коаксиально с противоположной от выходного патрубка стороны сепаратора. The same thing happens when the inlet pipe is coaxial with the side of the separator opposite from the outlet pipe.

Чем ближе к центральной оси сепаратора (на этой же оси расположен выходной патрубок) расположен входной патрубок, тем меньше возможность погасить образовавшуюся воронку, не происходит отделения воздуха и он попадает на вход насоса. Слишком близкое раасположение к боковой стенке сепаратора входного патрубка также не обеспечивает гашение воронки. The closer to the central axis of the separator (the outlet pipe is located on the same axis), the inlet pipe is located, the less is the possibility to quench the formed funnel, there is no air separation and it enters the pump inlet. Too close to the side wall of the inlet separator also does not provide funnel damping.

Опытным путем установлено, что оптимальным расположением входного патрубка к выходному в случае их нахождения с противоположных сторон сепаратора является расстояние между осями патрубков - 0,01÷0,15 м. It has been experimentally established that the optimal location of the inlet pipe to the output one if they are located on opposite sides of the separator is the distance between the axes of the pipes - 0.01 ÷ 0.15 m.

Объем сепаратора также должен удовлетворять следующим условиям: во-первых, объем должен быть достаточным для обеспечения работоспособности всего устройства в целом, а во-вторых, объем сепаратора не должен быть слишком большим, т.к. это приведет к громоздкости конструкции в целом. The volume of the separator should also satisfy the following conditions: firstly, the volume must be sufficient to ensure the operability of the entire device as a whole, and secondly, the volume of the separator should not be too large, because this will lead to the bulkiness of the structure as a whole.

Так, в сепараторе слишком маленького объема при слишком больших скоростях потока не будет происходить отделение воздуха и будет сложнее гасить воронку. Неоправданно большой сепаратор обеспечит все требования, но приведет к увеличению сепаратора, что нежелательно, т.к. подобные приборы используются в исследовательских лабораториях, где одним из основных требований является минимальный объем аппаратуры. So, in a separator of too small volume at too high flow rates, air will not separate and it will be more difficult to extinguish the funnel. An unreasonably large separator will provide all the requirements, but will lead to an increase in the separator, which is undesirable, because similar devices are used in research laboratories, where one of the main requirements is the minimum amount of equipment.

Экспериментально установлено, что оптимальным является объем сепаратора (0,15÷2,0)•10^-3•Q л, где Q - расход рабочей жидкости в л/ч.It was experimentally established that the separator volume is optimal (0.15 ÷ 2.0) • 10 ^-3 • Q l, where Q is the flow rate of the working fluid in l / h.

Основные параметры и результаты испытаний вакуумной станции представлены в таблице. The main parameters and test results of the vacuum station are presented in the table.

Предлагаемое техническое решение будет понятно из следующего описания и прилагаемых фиг.1,2. The proposed technical solution will be clear from the following description and the attached Fig.1,2.

На фиг. 1 изображена вакуумная станция с противоположным расположением входного и выходного патрубков на сепараторе. In FIG. 1 shows a vacuum station with an opposite arrangement of the inlet and outlet nozzles on the separator.

На фиг. 2 изображена вакуумная станция с входным патрубком сепаратора, расположенным перпендикулярно оси сепаратора. In FIG. 2 shows a vacuum station with an inlet nozzle of the separator located perpendicular to the axis of the separator.

На фиг.1,2 и в тексте приняты следующие обозначения:
1. Насос
2. Эжектор
3. Сепаратор
4. Манометр
5. Вакуумметр
6. Кран
7. Кран
8. Нагнетательная линия насоса
9. Входной патрубок
10. Патрубок для входа эжектора
11. Патрубок для отвода газа и фильтрата
12. Выходной патрубок
13. Патрубок для заправки сепаратора рабочей жидкостью
Вакуумная станция в общем случае состоит из насоса 1, эжектора 2, сепаратора 3, связанных между собой соединительными шлангами в контур, предназначенный для циркуляции рабочей жидкости, а также манометра 4, вакуумметра 5, кранов 6, 7.In Fig.1,2 and in the text the following notation:
1. The pump
2. Ejector
3. The separator
4. Pressure gauge
5. Vacuum meter
6. Crane
7. Crane
8. Pump discharge line
9. Inlet pipe
10. Branch pipe for an entrance of an ejector
11. A branch pipe for removal of gas and a filtrate
12. Outlet
13. Branch pipe for filling the separator with working fluid
A vacuum station in the general case consists of a pump 1, an ejector 2, a separator 3, interconnected by connecting hoses into a circuit designed to circulate the working fluid, as well as a pressure gauge 4, vacuum gauge 5, valves 6, 7.

Насос 1 центробежного типа служит для циркуляции воды в рабочем контуре и создания рабочего давления и потока в эжекторе 2. Эжектор 2 представляет собой водоструйный насос, служащий для создания вакуума. Эжектор 2 на входе присоединен к нагнетательной линии 8 насоса 1, а на выходе через шланг к входящему патрубку 9 сепаратора 3, патрубок входа 10 эжектора 2 подсоединен через кран 6 к фильтровальному устройству и служит для всасывания фильтрата. Сепаратор 3 представляет собой емкость, предназначенную для заправки рабочей жидкости в контур станции, а также для отвода фильтрата и газа из рабочей жидкости через патрубок 11. Сепаратор 3 имеет также патрубок 9 для ввода рабочей жидкости и фильтрата и выходной патрубок 12 для подачи рабочей жидкости к всасывающей линии насоса 1. Патрубок с крышкой 13 служит для заправки сепаратора рабочей жидкостью. The centrifugal pump 1 is used to circulate water in the working circuit and create a working pressure and flow in the ejector 2. The ejector 2 is a water-jet pump, which serves to create a vacuum. The ejector 2 at the inlet is connected to the discharge line 8 of the pump 1, and at the outlet through a hose to the inlet pipe 9 of the separator 3, the inlet pipe of the inlet 10 of the ejector 2 is connected through a valve 6 to the filter device and serves to suction the filtrate. The separator 3 is a container designed to fill the working fluid in the circuit of the station, as well as to drain the filtrate and gas from the working fluid through the pipe 11. The separator 3 also has a pipe 9 for introducing the working fluid and the filtrate and an outlet pipe 12 for supplying the working fluid to pump suction line 1. A pipe with a cap 13 serves to charge the separator with a working fluid.

Манометр 4 и вакуумметр 5 установлены на эжекторе и служат для контроля рабочих характеристик вакуумной станции. Кран 6 предназначен для подключения станции к фильтровальному устройству. A manometer 4 and a vacuum gauge 5 are mounted on the ejector and serve to control the operating characteristics of the vacuum station. Crane 6 is designed to connect the station to the filter device.

Кран 7 служит для опорожнения рабочего контура от жидкости при необходимости. The crane 7 serves to empty the working circuit from the liquid, if necessary.

Вакуумная станция работает следующим образом. The vacuum station operates as follows.

Через патрубок с крышкой 13 заливают рабочую жидкость в сепаратор 3 до уровня патрубка 11, который служит для отвода газа фильтрата. Затем подсоединяют к фильтровальному устройству при помощи шланга и патрубка 10, включают насос 1, открывают кран 6 и происходит циркуляция рабочей жидкости в контуре станции. Благодаря работе эжектора 2 создается вакуум в фильтровальном устройстве и происходит фильтрация пробы воды через мембрану фильтровального устройства. Рабочая жидкость и фильтрат отводится в сепаратор 3, где происходит отвод излишков воды в контур и газа через патрубок 11. При этом благодаря расположению патрубков 9 и 12 относительно друг друга и центральной оси сепаратора происходит гашение образовавшейся в сепараторе 3 воронки струей рабочей жидкости из входящего патрубка 9, что и подтверждается показаниями вакуумметра 5 и манометра 4. Through the nozzle with a cover 13, the working fluid is poured into the separator 3 to the level of the nozzle 11, which serves to drain the gas of the filtrate. Then they are connected to the filter device using a hose and pipe 10, turn on the pump 1, open the valve 6 and the working fluid circulates in the station circuit. Due to the operation of the ejector 2, a vacuum is created in the filter device and a water sample is filtered through the membrane of the filter device. The working fluid and the filtrate are discharged to the separator 3, where excess water is discharged into the circuit and gas through the pipe 11. In this case, due to the location of the nozzles 9 and 12 relative to each other and the central axis of the separator, the funnel formed in the separator 3 is quenched by a stream of working fluid from the inlet pipe 9, which is confirmed by the readings of the gauge 5 and manometer 4.

Claims

1. A vacuum station for creating a vacuum when filtering liquids in the form of a circuit for circulating the working fluid, comprising a separator with a filtrate and gas discharge line, a pump connected by a suction line to the separator working fluid outlet pipe, an ejector having a filtrate suction pipe, an ejector inlet, connected to the discharge line of the pump, and the output to the inlet pipe of the working fluid of the separator, characterized in that the inlet pipe of the working fluid of the separator is perpendicular to the Central axis Arathor located below the level of liquid in the separator at 0,01-0,15 m or opposite the outlet side of the separator, the distance between the axes of the inlet and outlet pipes of 0,01-0,15 m.

2. The vacuum station according to claim 1, characterized in that the volume of the separator is (0.15-2.0) • 10 ^-3 • Q, l, where Q is the flow rate of the working fluid l / h.