Гидроциклон
Владельцы патента RU 2556922:
Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-производственное предприятие Дизельавтоматика" (RU)
Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к двигателям тепловозов, большегрузных самосвалов и других тягачей, и может быть использовано в качестве фильтра жидкости системы охлаждения, а также в других отраслях промышленности, где требуется очистка жидкостей от осадка и механических примесей. Устройство содержит цилиндрический корпус, входной патрубок с сужающимся сечением по ходу потока, расположенный на цилиндрическом корпусе тангенциально, конический корпус, соединенный с цилиндрическим, накопитель загрязнений, соединенный с коническим корпусом, и выходной патрубок, установленный внутри цилиндрического корпуса. В цилиндрическом корпусе между его фланцем и крышкой с выходным патрубком установлена мембрана с жестким центром, имеющим центральное калиброванное отверстие гидравлического дросселя, жестко соединенным с подвижной втулкой с возможностью ее перемещения по наружной поверхности неподвижной втулки, жестко закрепленной в крышке корпуса, и с возможностью изменения проходных сечений диаметральных отверстий перекрывающихся окон подвижной и неподвижной втулок. Технический результат: повышение эффективности очистки. 2 ил.
Изобретение предназначено для очистки жидкостей от твердых загрязняющих частиц, плотность которых больше плотности очищаемой жидкости, и подготовки их для использования, например, в системах охлаждения двигателей тепловозов, для очистки охлаждающей жидкости двигателей внутреннего сгорания тепловозов с целью уменьшения коррозии и образования накипи в системах охлаждения.
Изобретение относится к средствам очистки и может быть использовано в машиностроительной промышленности и других областях для очистки жидкостей от твердых загрязняющих частиц, например, для очистки воды, используемой в системах охлаждения тепловозных двигателей.
Известны циклонные устройства, широко применяемые в промышленности для очистки воздуха и газов от пыли и других взвешенных частиц [1, 2, 3]. Вращение пылегазового потока в них осуществляется либо за счет радиально расположенного спиралевидного или тангенциального входа, либо, при центральном расположении входного патрубка, за счет использования специальных завихрителей типа "винт" или "розетка".
Жидкая среда более плотная и вязкая, поэтому для очистки жидкостей такие устройства мало пригодны из-за низкой скорости вращения потока.
Известна также более совершенная конструкция циклона для очистки жидкостей [4], имеющая цилиндрический корпус, тангенциально расположенный входной патрубок, конический корпус, накопитель загрязнений и выходной патрубок, с дополнительно установленными внутри цилиндрического корпуса сужающимися плоскими направляющими соплами конического сечения для увеличения скорости вращения жидкостей.
Недостатком такой конструкции является изменение качества очистки жидкости при изменении скорости и расхода потока жидкости внутри циклона.
Целью изобретения является поддержание оптимальной скорости вращения и расхода потока жидкости в циклонном устройстве для повышения эффективности очистки.
Указанная цель достигается тем, что в циклонном устройстве, содержащем цилиндрический корпус, тангенциально расположенный входной патрубок, конический корпус, накопитель загрязнений и выходной патрубок, дополнительно внутри цилиндрической части корпуса устанавливается регулятор расхода, который обеспечивает оптимальный расход воды независимо от изменения давления в системе охлаждения. Конструктивная схема устройства показана на фиг. 1 и фиг. 2.
Предлагаемое циклонное устройство содержит цилиндрический корпус 1, входной патрубок 2 с сужающимся сечением по ходу потока, установленный тангенциально в верхней части цилиндрического корпуса 1, выходной патрубок 3, конический корпус 4, который по торцу с большим диаметром жестко и соосно соединен с нижней частью цилиндрического корпуса 1, отстойник 5 с монтажными кронштейнами 6, сливным патрубком 7 и концевым краном 8. Нижняя часть конического корпуса 4 с торцом меньшего диаметра входит в отстойник 5. Сверху цилиндрический корпус 1 закрыт крышкой 9 и фланцем 10. В центре крышки 9 перпендикулярно ее поверхности жестко и соосно установлены выходной патрубок 3 и неподвижная втулка 11 с диаметральными отверстиями окон 12. Между крышкой 9 и фланцем 10 располагается мембрана 13 с жестким центром 14, имеющим осевое калиброванное отверстие центрального гидравлического дросселя 15, и подвижная втулка 16. Внутренняя цилиндрическая поверхность подвижной втулки 16 установлена с возможность перемещения по наружной поверхности неподвижной втулки 11. Подвижная втулка 16 в средней части имеет постоянно открытые диаметральные отверстия окна 17 и диаметральные отверстия окна 18, расположенные напротив диаметральных отверстий окон 12 неподвижной втулки 11. Между фланцем 10 и жестким центром 14 установлена пружина 19. Центральный гидравлический дроссель 15 с пружиной 19 и перекрывающимися окнами 12 и 17 образуют гидравлический регулятор расхода жидкости, изображенный на фиг. 2. Устройство работает следующим образом.
Загрязненная жидкость подается под давлением по входному патрубку 2 внутрь цилиндрического корпуса 1. Благодаря тангенциальному расположению входного патрубка 2 и его сужающегося по ходу потока сечению увеличивается скорость потока на выходе входного патрубка 2, способствующая увеличению скорости вращательного движения потока внутри цилиндрического корпуса 1. Твердые частицы загрязнений отбрасываются центробежной силой на внутренние стенки цилиндрического корпуса и спиралеобразно движутся к коническому корпусу 4, а затем в накопитель загрязнений - отстойник 5. Очищенная жидкость в цилиндрическом корпусе 1 вытесняется через центрально расположенный в нем выходной патрубок 3. При прохождении жидкости через гидроциклон во внутреннем центральном отверстии неподвижной втулки 11, в полостях между дросселем 15 и окном подвижной втулки 17 и между фланцем 10 и мембраной 13 устанавливаются соответственно давления P1, Р2 и Р3. При этом мембрана 13 занимает положение пропорциональное перепаду давлений ΔΡ=Р2-Р3 и усилию сжатия пружины 19, а дроссель 15 обеспечивает расчетный расход жидкости. В случае изменения перепада давления между входом и выходом гидроциклона (P1-Р3) меняется также перепад давления ΔΡ, что приводит к изменению равновесия сил на мембране 13 и ее смещению. При этом смещение мембраны 13 приводит к одновременному смещению подвижной втулки 16 и изменению проходного сечения окон 12 и 18 таким образом, что перепад давления ΔΡ, а следовательно, и расход жидкости восстанавливаются до прежнего уровня. Таким образом, поддерживается постоянный расход жидкости независимо от перепада давления между входом и выходом гидроциклона. Регулятор расхода настроен на расход жидкости 2,5+0,5 -0,2 м3/ч.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под общей редакцией А.А. Русанова. - М.: Энергия, 1975, с. 296.
2. Патент SU 1717245 А1, 07.03.1992.
3. Патент SU 1558494 А1, 14.12.1987.
4. Патент SU 2183508 05.02.2001.
Устройство для очистки жидкостей от механических примесей и других загрязнителей за счет использования центробежных сил вращающегося потока, содержащее цилиндрический корпус, входной патрубок с сужающимся сечением по ходу потока, расположенный на цилиндрическом корпусе тангенциально, конический корпус, соединенный с цилиндрическим, накопитель загрязнений, соединенный с коническим корпусом, и выходной патрубок, установленный внутри цилиндрического корпуса, отличающееся тем, что в цилиндрическом корпусе, между его фланцем и крышкой с выходным патрубком, установлена мембрана с жестким центром, имеющим центральное калиброванное отверстие гидравлического дросселя, жестко соединенным с подвижной втулкой с возможностью ее перемещения по наружной поверхности неподвижной втулки, жестко закрепленной в крышке корпуса, и с возможностью изменения проходных сечений диаметральных отверстий перекрывающихся окон подвижной и неподвижной втулок.
