Система обработки жидкости фильтрацией и центрифугированием

 

Изобретение предназначено для обработки жидкости. Система обработки жидкости включает фильтр, содержащий фильтрующие элементы и устройство периодической промывки каждого фильтрующего элемента с каналом отвода промывочной жидкости, содержащей снятые в процессе промывки фильтра загрязнения. Система обработки жидкости содержит также устройство центрифугирования, включающее вращающуюся камеру центрифугирования, связанную с каналом впуска промывочной жидкости. Фильтрующие элементы и камера центрифугирования расположены в едином корпусе, тогда как канал впуска промывочной жидкости непосредственно связан с каналом отвода этой промывочной жидкости. В изобретении обеспечивается компактность, устраняются утечки жидкости во внешних соединениях, снижается себестоимость. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

В настоящее время известна система обработки жидкости, содержащая, с одной стороны, фильтр, образованный по меньшей мере одним фильтрующим элементом, а с другой стороны, устройство центрифугирования этой жидкости, которое само содержит вращающуюся камеру центрифугирования, снабженную впускным каналом.

В этой известной системе обработки жидкости устройство ее обработки путем центрифугирования отделено от фильтрующего устройства и они связаны между собой трубопроводами, которые являются внешними по отношению к каждому из этих двух устройств центробежной обработки и фильтрации.

Такая система обработки жидкости является достаточно громоздкой, имеет высокую себестоимость и подвержена авариям и поломкам, в особенности, наружных соединительных трубопроводов. Кроме того, в таких системах обычно применяется фильтр с одноразовым фильтрующим элементом.

Данное изобретение имеет целью устранить отмеченные выше недостатки существующих систем подобного рода и предложить конструкцию устройства обработки жидкости, в котором фильтр содержит устройство промывки каждого фильтрующего элемента, имеющего в своем составе вращающееся распределительное устройство, приводимое в движение двигателем и предназначенное для периодической изоляции некоторой части фильтрующей поверхности с тем, чтобы обеспечить возможность ее промывки той же самой жидкостью, проходящей сквозь каждый фильтрующий элемент противотоком и поступающей затем для ее очистки в устройство центрифугирования через отводящий канал.

В соответствии с предлагаемым изобретением один или несколько фильтрующих элементов и камера центрифугирования обрабатываемой жидкости располагаются в едином корпусе, в то время как канал отвода промывочной жидкости, содержащей загрязнения, открывается непосредственно во впускной канал вращающейся камеры центрифугирования.

В системе обработки жидкости в соответствии с предлагаемым изобретением применены следующие предпочтительные технические решения: - конец одного из каналов отвода промывочной жидкости вставлен в конец другого из двух упомянутых каналов, в то время как другой конец впускного канала выполнен заодно с упомянутым единым корпусом данного устройства; - упомянутый другой конец впускного канала зафиксирован на упомянутом корпусе при помощи болта, который, кроме того, выполняет роль пробки на этом другом конце; - упомянутая камера центрифугирования сообщается с внутренней полостью общего корпуса при помощи, по меньшей мере, одного выходного сопла центрифугируемой жидкости, которое ориентировано строго перпендикулярно к радиусу, проходящему через ось вращения упомянутой камеры центрифугирования, таким образом, чтобы эта камера центрифугирования могла приводиться во вращательное движение посредством реакции струи жидкости, выходящей из одного или нескольких выходных сопел, по отношению к жидкости, содержащейся в общем корпусе; - упомянутый канал отвода жидкости выполнен во вращающемся распределительном устройстве; - камеры приема жидкости, отфильтрованной упомянутыми фильтрующими элементами, и жидкости, обработанной в устройстве центрифугирования, выполнены в едином корпусе и отделены друг от друга герметичной разделительной перегородкой.

Устройство в соответствии с предлагаемым изобретением обладает целым рядом преимуществ, главными из которых являются компактность данной системы обработки жидкости, надежность этой системы и уменьшенная стоимость ее изготовления по сравнению с существующими системами подобного рода.

Предлагаемое изобретение будет лучше понято и его дополнительные характеристики и преимущества проявятся более отчетливо в приведенном ниже описании не являющегося ограничительным примера его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых: - Фиг. 1 изображает схематически вид в осевом разрезе системы обработки жидкости согласно предлагаемому изобретению; - Фиг. 2 - разрез по линии II-II на фиг. 1; - Фиг. 3 - разрез по линии III-III на фиг. 1.

Система обработки жидкости, схематически представленная на приведенных в приложении фигурах, содержит фильтр и устройство обработки жидкости путем ее центрифугирования, причем оба эти элемента данной системы располагаются в едином корпусе 1, состоящем из двух частей 1A и 1B, соединенных между собой при помощи болтов.

Упомянутый выше фильтр, располагающийся в части 1A общего корпуса данной системы, содержит: - две поперечных концевых перегородки 2 и 3, между которыми располагается пакет 4 идентичных фильтрующих элементов 5, каждый из которых представляет собой фильтрующий диск 9 с двумя сетками 6;
- некоторую центральную ось 7;
- выстроенные в ряд проточки 8 одинакового диаметра, коаксиальные по отношению к упомянутой оси 7, каждая из которых принадлежит одному из фильтрующих дисков 9, находящихся в герметичном контакте с наружной цилиндрической поверхностью 10 рубашки или оболочки 11, которая сама содержит проточку 15, коаксиальную по отношению к оси 7;
- центральное распределительное устройство 12 обрабатываемой жидкости, установленное с возможностью вращения относительно упомянутой оси 7 и находящееся в герметичном контакте с проточкой 13, которой снабжена промежуточная перегородка 2, герметично присоединенная, в свою очередь, к упомянутым частям 1A и 1B общего корпуса данного устройства;
- вырезанный сектор 14, который включает в себя распределительное устройство 12 обрабатываемой жидкости, периферийная часть 16 которого герметично прилегает к стенке проточки 15 рубашки 11, и который сообщается с отводным каналом 17, выполненным в этом устройстве 12 распределения обрабатываемой жидкости коаксиально оси 7;
- приводную вилку 18, расположенную на конце оси распределительного устройства 12 обрабатываемой жидкости, противоположном тому, на котором установлена перегородка 2;
- приемную камеру 19 отфильтрованной жидкости, выполненную внутри части 1A общего корпуса и содержащую пакет 4 фильтрующих элементов 5, а также снабженную соединительным элементом 20 отвода отфильтрованной жидкости;
- камеру 21 впуска загрязненной жидкости, подлежащей фильтрованию, причем эта камера снабжена впускным патрубком 22 подачи упомянутой жидкости;
- двигатель 23 гидравлического типа, предназначенный для приведения во вращательное движение распределительного устройства жидкости 12 и закрепленной части 1A корпуса, причем этот двигатель снабжен приводным органом 24, связанным с вилкой 18 для осуществления вращательного привода распределительного устройства 12.

Каждый фильтрующий элемент 5 содержит множество (в случае, схематически представленном на фиг.2, двенадцать) угловых секторов 41, которые при помощи отверстий 25, выполненных в рубашке 11 и в проточках 8, могут последовательно обеспечивать сообщение внутреннего пространства 27, ограниченного частями двух сеток 6 рассматриваемого углового сектора, с каналом 26, который выполнен в секторе 14 распределительного устройства 12 жидкости и который открывается или выходит в канал 17 отвода, который является глухим на том конце распределительного устройства 12 жидкости, который противоположен перегородке 2.

Устройство обработки жидкости при помощи центрифугирования располагается в части 1B общего корпуса и содержит:
- центральный канал 28 подачи жидкости, подлежащей центрифугированию, один из концов 29 которого выходит в наконечник, вставленный в открытый (то есть глухой) конец 30 канала 17 отвода, а другой конец 31 имеет резьбу (внутреннюю), которая предназначена для крепления болта-пробки 32. Эта пробка 32 сама образует конец пробки 33, завинченный в поперечную стенку 35, ограничивающую в части 1B корпуса приемную камеру 36 центрифугированной жидкости, которая герметично отделена от камеры 19 приема отфильтрованной жидкости при помощи промежуточной перегородки 2;
- камеру 37 центрифугирования, установленную с возможностью вращения при помощи колец, образующих подшипники скольжения, вокруг оси 7, которая также является осью впускного канала 28 и его наружной части 28A, причем упомянутый канал с наружной частью образует также вал вращения для камеры 37 центрифугирования;
- отверстия 38, обеспечивающие сообщение впускного канала 28 с внутренней полостью 39 камеры 37.

Поперечное основание 40, перпендикулярное оси 7, ограничивает часть камеры 37 центрифугирования, располагающуюся против поперечной перегородки 2. Упомянутая камера 37 центрифугирования полностью изолирована от камеры 36 приема центрифугированной жидкости за исключением сообщения, реализованного при помощи двух выходных сопел 43, диаметрально противоположных друг другу, причем оси выходных отверстий 42 этих сопел ориентированы строго перпендикулярно некоторому диаметру, проходящему через ось 7, и сопла 43 направлены в противоположные стороны.

Теперь более подробно будет описано функционирование системы обработки жидкости в соответствии с предлагаемым изобретением.

Подлежащая обработке жидкость подается в камеру 21 впуска, заполняет внутренние пространства 27 всех секторов различных фильтрующих элементов 5, кроме внутреннего пространства сектора 41 каждого фильтрующего элемента, которое временно изолировано от других секторов 41 вырезанным сектором 14, обеспечивающим сообщение этого внутреннего пространства с каналом 26.

Подлежащая фильтрации жидкость, содержащаяся в упомянутых пространствах 27, проходит через сетки 6 упомянутых секторов, оставляя на их внутренних поверхностях содержащиеся в ней загрязнения, и в уже очищенном и отфильтрованном виде поступает в камеру приема 19 отфильтрованной жидкости, пригодной для повторного использования.

В то же время, для секторов 41 различных фильтрующих элементов, которые сообщаются только с каналом 17, давление уже отфильтрованной жидкости, содержащейся в камере 19, проталкивает часть этой жидкости через соответствующие части фильтрующих сеток 6, что позволяет периодически снимать загрязнения, которые отложились на внутренних поверхностях этих сеток, и отводить их в канал 17 удаления. Двигатель 23 обеспечивает последовательный шаговый поворот от одного сектора 41 к другому распределительного устройства 12 таким образом, чтобы обеспечить периодическое сообщение каждого углового сектора 41 различных фильтрующих элементов с упомянутым каналом отвода или удаления загрязненной жидкости 17.

Эта содержащая загрязнения жидкость через канал отвода 17 и впускной канал 28 непосредственно поступает во внутреннюю полость 39 камеры 37 центрифугирования. В результате центрифугирования в этой камере жидкость освобождается от загрязнений. После этого очищенная таким образом жидкость удаляется из камеры 37 центрифугирования, проходя через сопла 43, и поступает в камеру 36, откуда она уходит в направлении объекта ее использования через выходной патрубок 44, который предусмотрен на части 1B общего корпуса данной системы.

Здесь следует отметить, что приведение во вращательное движение камеры 37 центрифугирования осуществляется за счет реактивного эффекта по отношению к жидкости, содержащейся в камере 37, со стороны жидкости, которая вытекает под давлением из внутренней полости 39 камеры 37 через каналы 42 сопел 43. Этот реактивный эффект оказывается достаточно мощным для того, чтобы обеспечить скорость вращения камеры центрифугирования порядка 6000 об/мин, при которой обеспечивается достаточно эффективное центрифугирование загрязненной жидкости. Отметим также, что скорость вращения распределительного устройства, приводимого в движение двигателем 23, составляет от 2 до 3 оборотов в минуту.

Преимущество описанной выше системы обработки жидкости в соответствии с предлагаемым изобретением заключается в компактности и относительно малом весе этой системы, в устранении возможных утечек жидкости во внешних соединениях, обеспечивающих в известных системах подобного рода связь между фильтром и устройством центрифугирования, вследствие устранения этих внешних соединений, в устранении опасности разрушения или повреждения внешних соединительных трубопроводов, которые в данном случае отсутствуют, и, наконец, в снижении стоимости ее изготовления.

Понятно, что предлагаемое изобретение не ограничивается реализацией фильтров, содержащих диски или пластины фильтрующих элементов, но охватывает также случай использования любых других фильтров, например фильтров с цилиндрическими фильтрующими сетками. Двигатель 23 гидравлического типа в предпочтительном варианте реализации данного изобретения также может быть заменен на двигатель другого типа, например на электрический двигатель. И наконец, необходимо предусмотреть наличие по меньшей мере одного сопла 43, а в предпочтительном варианте реализации - некоторое четное число таких диаметрально противоположных друг другу сопел.

Данная система может применяться для обработки смазочных масел дизельных двигателей или для очистки некоторых видов топлива, используемых этими двигателями.

Предлагаемое изобретение не ограничивается описанным выше вариантом его реализации, но охватывает любые возможные варианты такой реализации, не выходящие за его рамки.

Формула изобретения

1. Система обработки жидкости, включающая в себя, с одной стороны, фильтр (4), образованный по меньшей мере одним фильтрующим элементом (5), а с другой стороны, устройство центрифугирования, содержащее вращающуюся камеру (37), снабженную каналом (28) впуска, отличающаяся тем, что фильтр (4) содержит устройство промывки каждого фильтрующего элемента (5), включающее поворотный распределитель (12-14), приводимый во вращательное движение двигателем (23) и предназначенный для периодической изоляции некоторой части фильтрующей поверхности с тем, чтобы обеспечить возможность ее промывки той же жидкостью, проходящей через каждый фильтрующий элемент (5) противотоком и поступающей затем для ее очистки в устройство центрифугирования через канал (17) отвода, а также тем, что этот фильтр (4) и вращающаяся камера (37) расположены в едином корпусе (1А-1В).

2. Система обработки жидкости в соответствии с п. 1, отличающаяся тем, что канал (17) отвода промывочной жидкости, содержащей загрязнения, выходит непосредственно в канал (28) впуска вращающейся камеры (37).

3. Система обработки жидкости в соответствии с любым из приведенных выше пунктов, отличающаяся тем, что один конец (29) одного из каналов (28) удаления или отвода и впуска вставлен в конец (30) другого (17) из упомянутых двух каналов, тогда как другой конец (31) канала (28) впуска жестко связан (33-34) с единым корпусам (1А-1В).

4. Система обработки жидкости в соответствии с п. 3, отличающаяся тем, что другой конец (31) канала (28) впуска закреплен на корпусе при помощи болта (33), который, кроме того, выполняет функцию перекрытия (32) этого второго конца.

5. Система обработки жидкости в соответствии с любым из приведенных выше пунктов, отличающаяся тем, что вращающаяся камера (37) центрифугирования сообщена с внутренней полостью (36) единого корпуса (1А-1В) посредством по меньшей мере одного выходного сопла (43), которое ориентировано перпендикулярно к некоторому радиусу, проходящему через ось вращения (7) камеры (37), причем камера выполнена с возможностью приведения во вращательное движение посредством реакции жидкости, выходящей из одного или нескольких сопел (43), по отношению к жидкости, содержащейся в корпусе.

6. Система обработки жидкости в соответствии с любым из приведенных выше пунктов, отличающаяся тем, что канал отвода (17) выполнен в поворотном распределителе (12).

7. Система обработки жидкости в соответствии с любым из приведенных выше пунктов, отличающаяся тем, что камера (19) приема отфильтрованной жидкости, поступающей с фильтрующих элементов (5) фильтра (4), и камера (36) жидкости, обработанной при помощи устройства центрифугирования, выполнены в едином корпусе (1А-1В), но отделены друг от друга герметичной разделительной перегородкой (2).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3