Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установкой

(19) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯ,ТЕЛЬСТВУ Н А ВТОРСНОМЪ(56) Селиверстов В.М, Перспективыприменения опреснительных установоРечной транспорт, .1975, Ф 7, с, 3435.Кожевников Н,Е, Орлов АК, Уновки для обессоливания и очистксточных вод процессом обратного осмося и ультрафильтрации, - М.:НИИТЭХИМ, 1979, с, 48-53. сти цсточиока оототеиьнои Ыа ОПИСАНИЕ И(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОЛРЕСНИТЕЛЬНОИ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ(57) Изобретение позволяет упростить и повысить эксплуатационную надежность опреснительной обратноосмотической установки - установки с ручным приводом, предназначенной для использования подвижными малочисленными группами потребителей в походных условиях, Цель изобретения - упрощение устройства и повышение эксплуатационной надежности установки, Устройство для управления содержит компенсационный цилиндр 18 с поршнем 19, расположенным соосно с рабочим порш- . с1724304 510 нем 6 насоса 5, связанным с ним и сручным приводом 8, первый, второй итретий командные реле 15, 16 и 17давления и коммутатор 20. При возвратно-поступательном движении поршней 6 и 19 реверсируется давлениев полостях рабочего и компенсационного цилиндров и поддерживается давление опресняемой питательной воды вобратноосмотическом аппарате 1. Всвязи с этим обеспечивается четкое Изобретение относится к области разделения растворов с помощью полупроницаемых мембран и, в частности, к устройствам для управления обратноосмотическими установками для опреснения минерализованных вод.Известно устройство для управления опреснительной обратноосмотичес кой установкой, включающей обратно.осмотический аппарат, разделенный полупроницаемьми мембранами на полости питательной минерализованной и опресненной воды, и управляемые на сос с взаимосвязанными приводом, рабочим цилиндром, рабочим поршнем, размещенным в рабочем цилиндре .с возможностью возвратно-поступательного движения и делящим цилиндр на первую 35 и вторую рабочие полости, входы которых, снабженные клапанами всасывания, гидравлически связаны с источником питательной воды и выходы снабжены клапанами нагнетания, содержащее пер вое и второе командные реле давления и коммутатор. В известном устройстве коммутатор выполнен в виде логического элемента ПАМЯТЬ, связанного своим выходом с управляющим входом пускателя насоса, записывающим входом - с выходом первого командного реле давления, связанного своим входом с трубопроводом питательной воды, и входом второго командного реле дав ления, выход которого подключен к стирающему входу элемента ПАМЯТЬ.При работе установки известное устройство отключает насос питательной минерализованной воды при цовы шении давления в обратноосмотическом аппарате и при понижении давления до заданного значения вновь включает срабатывание командных реле 15, 16 и17 и соответственно изменение положения тарелок 36, 37 и 38 коммутатора 20, а также прокачивание питательной воды через обратноосмотическийаппарат 1 поочередно между первымии вторыми рабочими и компенсационными полостями с обеспечением рекуперации энергии и снижения энергопотребления установки, 1 ил. насос в работу, Установка, таким образом, работает в заданном диапазонедавлений опресняемой воды,Недостаток известного устройствазаключается в снижении надежностиработы установки из-за частых включений и отключений насоса, повышеннойэнергоемкости и сложности установки,Цель изобретения - упрощение устройства и повьппение эксплуатационнойнадежности установки.Устройство снабжено третьим командным реле давления и компенсационнымцилиндром с компенсационным поршнем,размещенным в цилиндре с возможностьювозвратно-поступательного движения,соосно расположенным и жестко связанным с рабочим поршнем и делящим компенсационный цилиндр на первую и вторую компенсационные полости, а коммутатор содержит полый корпус, разделенный на верхнюю,. среднюю и нижнюю полости двумя горизонтальными перегородками с соосно расположенными в нихпервыми верхним и нижним отверстиями-седлами, вторыми верхним и нижним отверстиями-седлами и третьимверхним седлом, первую и вторую тарелки, расположенные между соответствующими верхними и нижними седлами свозможностью взаимодействия с ними вкрайних положениях и связанные соответственно с выходами первого и второго командных реле давления, третью .тарелку, расположенную под третьимверхним седлом с возможностью взаимодействия с ним в крайнем положениии связанную с выходом третьего командного реле давления, первую вертикальную перегородку, разделяющую верхнююполость на камеру первого и второгоседел, гидравлически связанную своимвходом с второй компенсационной полостью компенсационного цилиндра, ина камеру третьего седла, гидравлически связанную своим входом с выхо 5дом полости питательной воды обратноосмотического аппарата, вторую вертикальную перегородку, разделяющуюсреднюю полость на камеру первогоседла, гидравлически связанную с дренажным трубопроводом, и на камерувторого и третьего седел, причемнижняя полость коммутатсра гидравли.чески связана с первой компенсационной полостью компенсационного цилиндра, верхняя импульсная камера перво"го командного реле .давления гидравлически связана с первой рабочей полостью насоса и нижней импульсной 20камерой второго командного реле давления, верхняя импульсная камера кото рого гидравлически связана с второйрабочей полостью насоса и нижней импульсной камерой первого командногоР 5реле давления, полость питательнойводы обратноосмотического аппаратагидравлически связана с верхней импульсной камерой третьего командногореле давления, в нижней импульснойкамере которого размещена пружина свозможностью взаимодействия на третьютарелку в сторону закрытия третьеговерхнего отверстия-седла,На чертеже изображена принципиаль- З 5ная схема устройства.Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установкой, включающей обратноосмотическийаппарат 1, разделенный полупроницае 40мыми мембранами на полость 2 питательной воды и полость 3 опресненной воды,и насос 4, состоящий из рабочего ци-.линдра 5, рабочего поршня 6 со штоком457, привода 8 и размещенных в первой9 и второй 10 рабочих полостях .насо. са клапанов 11 и 12 всасывания и клапанов 13 и 14 нагнетания содержит первое 15, второе 16 и третье 17 команд-ные реле давления, компенсационный50цилиндр 18 с компенсационным поршнем19, связанным кинематически с рабочимпоршнем 6 насоса и приводом 8, и ком- .мутатор 20,Компенсационныи поршень имеет возч5можность возвратно-поступательногодвижения в компенсационном цилиндре18 и делит егона первую 21 и вторую 22 компенсационные полости, Полый корпус коммутатора 20 разделен двумя горизонтальными перегородками 23 и 24 с выполненными в них первым 25 и вторым 26 и третьим 27 верхними отверстиями-седлами и первым 28 и втоРым 29 нижними отверстиями-седлами на верхнюю, среднюю и нижнюю полости, Верхняя полость разделена вертикальной перегородкой 30 на камеру 32 первого и второго седел и камеру 33 третьего седла, средняя полость разделена вертикальной перегородкой 31 на камеру 34 первого седла и камеру 35 второго и третьего седел Нижняя полость гидравлически связывает камеры 34 и 35 средней полостиКоммутатор содержит также первую 36, вторую 37 и третью 38 тарелки, связанные с выходами соответственно первого 15, второго 16 и третьего 17 командных реле давления, разделенных чувствительными органами 39-41 на верхние и нижние импульсные камеры 42-43, 44-45 и 46-47 соответственно. Верхняя импульсная камера 42 первого командного реле 15 давления связана трубопроводом 48 с первой рабочей полостью 9 насоса, а каналом 49 - с нижней импульсной камерой 45 второго командного реле 16 давления, верхняя импульсная камера 44 которого связана трубопроводом 50 с второй рабочей полостью 10 насоса, а каналом 51 с нижней импульсной камерой 43 первого командного реле 15 давления, Входы первой 9 и второй 10 рабочих полостей насоса сообщаются трубопроводами 52-54 с источником питательной минерализованной воды, а их выходы трубопроводами 56-58 - с входом полости 2 питательной воды обратноосмотического аппарата 1, выход которой связан трубопроводом 59 с .входом камеры 33 коммутатора.Верхняя импульсная камера 46 третьего командного реле 17 давления сообщена трубопроводом 60 с входом полости 2 питательной воды обратноосмотического аппарата 1, а в нижней импульсной камере 47 этого реле под его рабочим органом 41 размещена пружина 61, Выход камеры 32 коммутатора 20 связан трубопроводом 62 с второй компенсационной полостью 22 цилиндра 18, а его первая компенсационная полость 2 1 трубопроводом 63 - с ниж 1724304ней полостью 66 коммутатора 20 Камера 32 коммутатора 20 подключена своимвыходом к дренажному трубопроводу 64,а полость 3 опресненной воды обратноосмотического аппарата 1 - к трубопроводу 65 опресненной воды.Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установкой работает следующим образом, 0.При работе установки вручную приводом 8 воздействуют на шток 11, принуждая поршни 6 и 19 совершать возвратно-поступательное движение. Когда поршни перемещаются вправо, 15 в первой рабочей полости 9 создается давление и вытесняемая вода поступает через клапан 13 нагнетания по трубопроводам 56 и 58 через полость 2 об-ратно-осмотического аппарата 1 и по 20трубопроводу 59 в камеру 33 коммутатора 20. Давление, создаваемое приэтом под воздействием прилагаемогок приводу 8 усилия, передается по тру-,бопроводу 48 и каналу 49 в верхнюю импульсную камеру 42 первого реле 15 давления и нижнюю импульсную камеру 45 второго реле 16 давления. Оба реле срабатывают, вследствие чего тарелка36 перекрывает отверстие-седло 28, а тарелка 37 - отверстие-седло 36.Повьшение давления питательной воды до рабочег- значения, на срабатывание при котором настроена пружина 61третьего реле 17, вызывает срабатывание реле, при котором тарелка 38 открывает отверстие-седло 27 Вследствие этого питательная вода поступаетиз камеры 33 коммутатора через ка-меру 35 и нижнюю полость 66 коммутатора по трубопроводу 63 в первую компенсационную полость 21, В то же вре.мя питательная минерализованная водапо трубопроводам 52 и 54 и через клапан .12 всасывания поступает в увеличивающуюся по обьему вторую рабочуюполость 10 насоса, а содержащийсяпосле предыдущего хода поршня во второй компенсационной полости 22 рассол(концентрированная питательная вода)вытесняется движущимся вправо поршнем19 по трубопроводу 62 через камеры32 и 34 коммутатора 20 и трубопровод64 в дренаж.Одновременно с этим под действием рабочего давления, превышающего осмотическое давление нитательной минерализованной воды, на полупроницаемых мембранах происходит отделение раство- рителя из минерализованной воды, растворитель (опресненная вода) проникает через мембраны и по трубопроводу 65 направляется потребителю, а концентрированная вода (рассол) поступает в трубопровод 59 и далее указанным образом Учитывая, что диаметр рабочего поршня 6 и, соответственно, расход вытесняемой им воды больше диаметра компенсационного поршня 19 и расхода засасываемой им воды на величину, характеризуемую пропускной способностью полупроницаемых мембран и производительностью обратноосмотического аппарата 1, то в полости 2 обратноосмотического аппарата и в зеркально расположенных первых рабочей 9 и компенсационной 21 полостях создается рабочее давление. Это рабочее давление превышает осмотическое давление минерализованной питательной воды на величину, при которой обеспечивается указанная заданная производительность обратноосмотического аппарата. Во вторых рабочей 10 и компенсационной 22 полостях устанавливаются давления, близкие к давлениям в трубопроводах 52 и 64, те, практически близкие к атмосферному. Таким образом, благодаря рекуперации части энергии в компенсационном цилиндре 18 к ручному приводу 8 прилагается усилие, пропорциональное только разности площадей поршней 6 и 19, т,е. затрачивается только энергия на прокачивание расхода воды, равного производительности установки.При достижении поршнями 6 и 19 крайнего правого положения их перемещают ручным приводом 8 в обратном направлении, В первых рабочей 9 и компенсационной 21 полостях создаются давления, .соответствующие атмосферному давлению на входе питательной воды - в трубопроводе 52 и на выходе рассола - в трубопроводе 64 Питательная вода засасывается по трубопроводам 52 и 53 через клапан 11 всасывания в первую рабочую полость 9 насоса, а рассол из первой компенсационной полости 21 вытесняется. Давление во второй рабочей полости 10 и второй компенсационной полости 22 повышается.В момент перекладки привода 8 и перемены направления движения поршнейдавление в обратноосмотическом аппарате 1, трубопроводе 60 и верхней импульсной полости 46 третьего реле 17может понизиться В этом случае поддействием пружины 61 третья тарелка38 прерывает отверстие 27, При отсутствии протока давление повышаетсяи обуславливает четкое срабатываниепервого 15 и второго 16 релеПо трубопроводу 50 и каналу 51давление во второй рабочей полости 10насоса передается на рабочие органы40 и 39 указанных реле Вследствиеэтого тарелка 37 перекрывает отверстие-седло 29, а тарелка 36 - отверстие-седло 25. При дальнейшем воздейст-.вии ручным приводом на поршни давление во второй рабочей полости 10 насоса, трубопроводах 57 и 58, полости 2 20обратноосмотического аппарата 1,трубопроводе 60 и верхней импульсной камере 46 третьего реле 17 повышаетсядо рабочего значения, под усилием,действующим на рабочий орган 41,третье реле 17 срабатывает и тарелка,38 вновь открывает стверстие 27Вследствие этого питательная вода извторой рабочей полости 10 насоса,пройдя обратноосматический аппарат 1, 0поступает через камеры 33, 35 и 32коммутатора 20 и по трубопроводу 62во вторую компенсационную полость 22,питательная вода из источника по трубопроводам 52 и 53 через клапан 11всасывания заполняет первую рабочуюполость 9 насоса, а рассол их первойкомпенсационной полости 21 вытесняется по трубопроводу 63.через нижнююполость 66 и камеру 34 коммутатора 2040в дренажный трубопровод 64, В дальнейшем устройство циклично с рабочими ходами насоса 5 работает указаннымобразом,45Использование изобретения позволяет создать простую по конструкциии надежную в эксплуатации компактнуюустановку для опреснения природнойминерализованной воды в экстремальныхусловиях подвижных рабочих коллективов, например чабанов, геологов, изыскателей и тп, при отсутствии стационарных источников энергии.Формула изобретения Устройство для управления опреснительной обратноосмотической установ"кой, включающей обратноосмотическийаппарат, разделенный полупроницаемыми мембранами на полости питательной минерализованной и опресненнойводы, и управляемый насос с взаимосвязанными приводом, рабочим цилиндром, рабочим поршнем, размещенным врабочем цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения иделящим цилиндр на первую и вторуюрабочие полости, входы которых,снабженные клапанами всасывания, гидравлически связаны с источником питательной воды и выходы снабжены клапанами нагнетания, содержащее первоеи второе командные реле давления икоммутатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения устройства и повышения эксплуатационнойнадежности установки, устройствоснабжено третьим командным реле давления и компенсационным цилиндром скомпенсационным поршнем, размещеннымв цилиндре с возможностью возвратнопоступательного движения, сооснорасположенным и жестко связаннымс рабочим поршнем и делящим компенсационньп цилиндр на первую и вторуюкомпенсационные полости, а коммутаторсодержит полый корпус, разделенныйна верхнюю, среднюю и нижнюю полостидвумя горизонтальными перегородкамис соосно расположенными в них первымиверхним и нижним отверстиями-седлами.,вторыми верхним и нижним отверстиямиседлами и третьим верхним седлом,первую и вторую тарелки, расположенныемежду соответствующими верхними инижними седлами с возможностью взаи 1модействия с ними в крайних положенияхи связанные соответственно с выходамипервого и второго командных реледавления, третью тарелку, расположенную под третьим верхним седлом свозможностью взаимодействия с ним вкрайнем верхнем положении и связанную с выходом третьего командногореле давления, первую вертикальнуюперегородку, разделяющую верхнюю полость на камеру первого и второго седел, гидравлически связанную своимвходом с второй компенсационной полостью компенсационного цилиндра, ина камеру третьего седла, гидравлически связанную своим входом с выходом полости питательной воды обратноосмотического аппарата, вторую верти1724304 12 Составитель И, ЦейтлинТехред А.1(равчук Корректор С,11 екмар Редактор И, Нулла Заказ 1131 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 кальную перегородку, разделяющую среднюю полость на камеру первого седла,гидравлически связанную с дренажнымтрубопроводом, и на камеру второгои третьего седел, причем нижняя полость коммутатора гидравлически связана с первой компенсационной полостьюкомпенсационного цилиндра, верхняяимпульсная камера первого командного 10реле давления гидравлически связанас первой рабочей полостью насоса инижней импульсной камерой второгокомандного реле давления, верхняя импульсная камера которого гидравлически связана с второй рабочей полостью насоса и нижней импульснойкамерой первого командного реле давления, полость питательной воды обратноосмотического аппарата гидравлически связана с верхней импульснойкамерой третьего командного реле давления, в нижней импульсной камере которого размещена пружина с возможностью воздействия на третью тарелкув сторону закрытия третьего верхнегоотверстия-седла.