RU9756U1 - Модуль для термообработки водосмешиваемых биопораженных технологических жидкостей - Google Patents

Abstract

1. Модуль для термообработки водосмешиваемых биопораженных технологических жидкостей (ТЖ), включающий уравнительный бак для приема ТЖ, предназначенный для термообработки, первый нагреватель для первичного подогрева ТЖ, снабженный насосом, второй нагреватель ТЖ до температуры термообработки, снабженный регулятором температуры, вспомогательные емкости, отличающийся тем, что первичный нагреватель выполнен в виде двухсекционного пластинчатого теплообменника, вход первого канала первой секции которого через насос соединен с выходом уравнительного бака, выход первого канала первой секции соединен с входом сепаратора, имеющего три выходных патрубка: первый - выход ТЖ, очищенной от механических примесей и свободного масла, второй - выход механических примесей, третий - выход свободного масла, первый выход сепаратора подсоединен к трубопроводу трубчатого теплообменника, являющегося вторым нагревателем, снабженного патрубками для подвода пара и отвода конденсата, выход трубчатого теплообменника подсоединен через перепускной клапан возврата к входу уравнительного бака и к второму каналу первой секции пластинчатого теплообменника, выход которого соединен с входом первого канала второй секции пластинчатого теплообменника, а вход и выход второго канала второй секции подключены к системе проточной воды.2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что сепаратор на втором и третьем выходах снабжен емкостями для сбора и транспортировки твердых и масляных отходов соответственно.

Description

//ГГЙ

Модуль для термообработки водосмешиваемых биопоражеыных технологических жидкостей

Полезная модель относится к области термр1ческой обработки использованнБдх технологических жидкостей (ТЖ), применяемых при резании металлов и др. в связи с биопоражением.

Микробиологическое разрушение СОЖ (смазочноохлаждающей жидкости) является важнейшим фактором, ВЛИЯЮ1ЦИМ на ее долговечность и эксплуатационные качества. Предельно допустимое количество микроорганизмов, которое еще не оказывает отрицательного воздействия на физико-химические и эксплуатационные свойства водосмешиваемых СОТС (смазочно-охлаждающих технологических средств), составляет 10 кл/мл 1, с. 359. Например, при содержании в эмульсии Укринол-1 до 5-10® кл/мл бактерий эмульсия приобретает темный цвет, неприятный запах, рН снижается с 9,5 до 7,9, жидкость расслаивается, становится коррозионно-активной. Виопоражение сокращает срок службы эмульсий до l-f3 недель 1, с.360. Важнейшим мероприятием по продлению срока службы водосмешиваемых ТЖ является защита их от биопоражения. Одним из средств защиты СОЖ от биопоражения является обработка ТЖ, емкостей и трубопроводов различными энергетичесрсими полями, это: пастеризация и стерилизация, ультрафиолетовое облучение, ионизация, лазерное облучение, ультразвуковая обработка. ГОСТ 12.3.025-80 регламентирует применение периодической пастеризации ТЖ 1, с.369. Пастеризация относится к термическим способам обработки ТЖ. Пастеризация заключается в нагреве ТЖ до бО- -100С, кратковременной выдержке ее при этой температуре и последующем

ClOM

охлаждении. Режимы пастеризации устанавливают в зависимости от свойств и степени биопоражения ТЖ. Пастеризация основана на гибели и инактивации микроорганизмов при повышении температуры среды более 60°С. Нагревание СОЖ до приводи-т к гибели 68% микроорганизмов, а до с выдержкой при ©той температ5фе в течение 20 минут к гибели свыше 99% всех содержащихся в СОЖ микроорганизмов. При дальнейшем повышении температуры до точки кипения уничтожение бактериальных клеток остается почти на одном уровне, немного не достигая 100%, время выдержки при этом сокращается до нескольких секунд.

Известна становка для термической обработки эмульсий 2, с.166. Установка включает уравнительный бак для приема смазочно-охлаждающих жидкостей, предназначенных для термообработки/ нагреватель для первичного подогрева СОЖ, снабженный насосом для подачи СОЖ на термообработку; вторичный нагреватель, снабженный также насосом высокого давления для подачи СОЖ далее в следующий нагреватель, в котором СОЖ нагревается до температуры термообработки и который снабжен регулятором температуры; вспомогательные емкости и материалы; водяной охладитель; гомогенизатор; комплект трубопроводов, запорной арматуры и КИП (контрольно-измерительных приборов).

Известная установка недостаточно эффективна в части энергозатрат и расходования вспомогательных материалов (пар, вода) на термообработку, дополнительных затрат времени и оборудования (трубопроводы, насосы, емкости и т.п.) и производственных площадей на выполнение отдельно взятой операции: термообработки. Известная установка предназначена для обработки работоспособных жидкостей, характеристики которы:х соответствуют нормам качества СОЖ и не предусматривает термообработку биопораженных ТЖ, т.е. не решает задачу уменьшения объема утилизируемых отходов.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи сокращения энергетических и материальных затрат, необходимых для термообработки любых водосмешиваемых ТЖ путем ее пастеризации при одновременном сокращении объема технологического оборудования и занимаемых площадей, снрскения расхода ТЖ путем увеличения ее срока службЪх в результате термообработки, уменьшения затрат на эксплуатацию ТЖ.

Для решения поставленной технической задачи предлагается модуль для термообработки водосмешиваемых биопораженных ТЖ. Модуль включает в себя уравнительный бак для приема ТЖ, предназначенной для термообработки (пастеризации), первый нагреватель для первичного подогрева ТЖ, снабженный насосом, второй нагреватель ТЖ до температуры термообработки, снабженный регулятором температуры, вспомогательные емкости. Отлргаительными конструктивными характеристиками модуля является то, что первичный нагреватель выполнен в виде двухсекционного пластинчатого теплообменника, вход первого канала первой секции которого через насос соединен с выходом уравнительного бака, выход первого канала первой секции соединен с входом сепаратора, имеющего три выходных патрубка: первый - выход ТЖ, очищенной от механических примесей и свободного масла, второй - выход механических пррилесей, третий выход свободного масла, первый выход сепаратора подсоединен к трубопроводу трубчатого теплообменника, являющегося вторым нагревателем, снабженного патрубками для подвода пара и отвода конденсата, выход трубчатого теплообменника подсоединен через перепускной клапан возврата к входу уравнительного бака и к

второму каналу первой секции пластинчатого теплообменника, выход которого соединен с входом первого канала второй секции пластинчатого теплообменника, а вход и выход второго канала второй секции подключены к системе проточной воды. Сепаратор на втором и третьем выходах снабжен емкостями для сбора и транспортировки твердых и масляных отходов соответственно. Полезная модель поясняется фигурой, на которой изображена структурная схема модуля. Бак-накопитель 1, служит для сбора ТЖ, предназначенной к термообработке, например биопораженной ТЖ. Бак снабжен насосом для откачки ТЖ, датчиками уровня, имеет патрубки. Через нижний патрубок осуществляется подача самотеком обрабатываемой ТЖ в уравнительный бак 2, который снабжен поплавковым регулятором уровня. Из нижнего патрубка уравнительного бака ТЖ насосом 3 подают на вход первого канала первой секции I пластинчатого теплообменника 4. Выход первого канала первой секции теплообменника 4 подсоединен к входу сепаратора 5. Сепаратор 5 разделяет поступающую ТЖ на три потока: первый -ТЖ, очищенная от мехпримесей и свободного масла; второй - свободное масло, очищенное от мехпримесей; третий - твердый осадок (мехпримеси), который выгружается периодически. На выходе второго и третьего потоков сепаратора имеются емкости для сбора и транспортировки отходов соответственно б и 7. Первый выход сепаратора 5 подсоединен к трубопроводу трубчатого теплообменника 8, который является вторым нагревателем ТЖ до температуры термообработки и в котором предусмотрен нагрев межтрубного пространства паром. Трубчатый теплообменник 8 снабжен патрубками 9 для подачи пара и 10 для отвода конденсата. Выход теплообменника 8 соединен через перепускной клапан возврата 11 к входу уравнительного бака 2 и к второму каналу первой секции теплообменника 4. Также на выходе теплообменника 8 установлены чувствительные элементы регулятора 12 температуры РТ40 и сигнализирующего термометра ТСМ-100. Выход второго канала первой секции пластинчатого теплообменника 4 соединен с входом первого канала второй секции II теплообменника 4 вход и выход второго канала второй секции теплообменника 4 подключены к системе проточной технической воды.

Обработка ТЖ в заявляемом модуле осуществляется следующим образом.

Биопораженная ТЖ из накопительного бака 1 самотеком подается в уравнительный бак 2, в котором поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень ТЖ. Из уравнительного бака 2 ТЖ насосом 3 подают в первый канал первой секции теплообменника 4, где ТЖ подогревается до температуры 45-5-60 С и поступает в сепаратор 5. В сепараторе происходит очистка ТЖ от свободного масла и мехпримесей. Количество отводимого масла в емкость 6 определяется экспериментально и регулируется клапаном. Твердые частицы заполняют так называемое грязевое пространство сепаратора и накапливаются в нем. В грязевом пространстве происходит значительное уплотнение осадка у самых стенок с постепенным увеличением жидкой фазы ближе к тарелкам сепаратора, где находится жидкая фаза. При полной выгрузке осадка вместе с уплотненным осадком удаляется часть жидкой фазы, что может вызвать лишние потери ТЖ. Для устранения этого в сепараторе прр1меняют только частичную выгрузку в емкость 7 наиболее уплотненной части осадка, а часть его остается в барабане. Достигается это тем, что подвижный поршень барабана открывает (автоматически или вручную) разгрузочные окна на определенно малый промежуток времени. Периодичность чистки и время выгрузки осадка определяют зкспериментально.

Очищенная ТЖ (45-f60°C) подается в трубчатый теплообменник 8. ТЖ проходит по трубамг соединенным последовательно в один общий змеевик. В межтрубное пространство через патрубок 9 подается пар, который передает тепло через стенки труб движущейся по ней ТЖ. Нагретая в теплообменнике 8 ТЖ до температуры пастеризации поступает во второй канал первой секции теплообменника 4. В случае понижения температуры пастеризации ниже перепускной клапан 8 срабатБшает, и ТЖ подается в уравнительный бак 2 и далее на повторный нагрев. При этом клапан уравнительного бака закроется и поступление необработанной ТЖ из бака-накопителя 1 прекратится до выхода пастеризации на расчетный режим. Во втором канале регенерации первой секции теплообменника 4 пастеризованная ТЖ передает тепло ТЖ, поступающей на обработку, а сама охлаждается и поступает далее в первый канал второй секции охлаждения, где происходит охлаждение ТЖ проточной водой до . Из первого. канала второй секции теплообменника 4 обработанная и охлажден 1ая ТЖ перекачивается в баки.системы подачи ТЖ потребителю, где добавляют концентрат ТЖ в необходимых количествах. Вода, подаваемая для охлаждения, выводится из теплообменника 4 и далее возвращается в общезаводской коллектор (на фигуре не показан) технической воды-предприятия. Пар, подаваемый в теплообменник пастеризатор 8 в межтрубном пространстве отдает тепло и конденсируется. Конденсат из пастеризатора автоматически отводится во вспомогательный бак 13, где происходит его накопление, и может быть использован как

добавка к термообработанной ТЖ или при приготовлении ТЖ. В этот же бак через гибкий шланг сливается буферная вода, используемая при работе сепаратора. Вспомогательный бак оснащен датчиг ами уровня РОС 101, при заполнении бака до верхнего уровня вода насосом перекачивается в баки систем очистки. При падении уровня воды в баке до нижнего датчика насос автоматически отключается. Количество подаваемого пара регулируется автоматически.

Заявляемый модуль для термообработки водосмешиваемых биопораженных ТЖ решает задачу обеспечения качественных характеристик ТЖ среднего металлообрабатывающего производства в полном объеме эксплуатируемой ТЖ. Так модуль с производительностью 10 , скомплектованный серийным отечественным оборудованием, позволяет сохранить или восстановить от биопоражения ТЖ объемом 7000 м при работе модуля исключительно в нерабочее время (выходные, праздничные и пр.). Сокращаются по сравнению с известными установками термообработки СОЖ энергозатраты на пастеризацию ТЖ благодаря предварительной сепарации ТЖ, в результате которой из процесса термообработки выводятся шлам и инородное масло, а также ввиду вторичного использования тепла в пластинчатом теплообменнике. В заявляемом объекте предусмотрена циркуляция ТЖ внутри модуля до момента выхода процесса обработки на расчетный режим. Этот прием ненамного увеличивает цикл пастеризации в начале работы, но вместе с тем позволяет сократить число нагревателей до минимума. Также для циркуляции ТЖ в модуле используется один насос. Таким образом конструкция модуля имеет компактное исполнение. Модуль пригоден как для проведения профилактической термообработки ТЖ, так и для восстановления био пор гаже ниых жидкостей. Сроки службы ТЖ увеличиваются, что nosBoляет экономить ТЖ и эксплуатационные затраты {чистка трубопроводов и емкостей, профилактические остановки оборудования, расход технической воды ).

Источники информации, принятой во внимание:

1.соте для обработки металлов резанием: Справочник/ Под ред. С.Г.Энтелиса.- М.: Машиностроение, 1995.

2.Бердичевский Е.Г. СОТС для обработки материалов: Справочник М.: Машиностроение, 1984.

Claims (2)

1. Модуль для термообработки водосмешиваемых биопораженных технологических жидкостей (ТЖ), включающий уравнительный бак для приема ТЖ, предназначенный для термообработки, первый нагреватель для первичного подогрева ТЖ, снабженный насосом, второй нагреватель ТЖ до температуры термообработки, снабженный регулятором температуры, вспомогательные емкости, отличающийся тем, что первичный нагреватель выполнен в виде двухсекционного пластинчатого теплообменника, вход первого канала первой секции которого через насос соединен с выходом уравнительного бака, выход первого канала первой секции соединен с входом сепаратора, имеющего три выходных патрубка: первый - выход ТЖ, очищенной от механических примесей и свободного масла, второй - выход механических примесей, третий - выход свободного масла, первый выход сепаратора подсоединен к трубопроводу трубчатого теплообменника, являющегося вторым нагревателем, снабженного патрубками для подвода пара и отвода конденсата, выход трубчатого теплообменника подсоединен через перепускной клапан возврата к входу уравнительного бака и к второму каналу первой секции пластинчатого теплообменника, выход которого соединен с входом первого канала второй секции пластинчатого теплообменника, а вход и выход второго канала второй секции подключены к системе проточной воды.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что сепаратор на втором и третьем выходах снабжен емкостями для сбора и транспортировки твердых и масляных отходов соответственно.