Центрифуга с верхним расположением вихревого гидропривода и открытым корпусом
Владельцы патента RU 2786627:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил. Центрифуга состоит из опорного диска с закрепленной под ним осью и ротора, установленного на оси в подшипниках, включающего колонку и барабан, скрепленные гайкой. К опорному диску сверху прикреплен штуцер подвода жидкости, а снизу вихревая камера направляющего аппарата турбины гидропривода с несколькими тангенциальными входными каналами. Проход жидкости из штуцера к вихревой камере осуществляется через отверстия в опорном диске сверху - вниз. Под направляющим аппаратом на колонке ротора снаружи установлено рабочее колесо турбины конической формы с радиальными каналами, зафиксированное коническим фланцем. Напротив каждого канала колеса в днище колонки выполнены отверстия для ввода жидкости из турбинной ступени в сепарирующую полость ротора. Вывод очищенной жидкости из ротора осуществляется через радиальные и центральный каналы в нижней части колонки непосредственно в бак. Утечки жидкости через цилиндрическое уплотнение турбинной ступени выбрасываются в стороны вниз, также в свободное пространство бака. Вследствие отсутствия корпуса центрифуги, они не попадают на ротор, не создают воздушно-капельной среды в околороторном пространстве и, следовательно, не оказывают дополнительного сопротивления его вращению. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки жидкости за счет увеличения частоты вращения ротора, обусловленного снижением момента сопротивления вращению, а также упрощение конструкции центрифуги. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил, и может быть использовано для очистки от механических загрязнений и воды масел, топлив, гидравлических и моющих жидкостей при их регенерации, а также в процессе эксплуатации непосредственно на машинах и агрегатах.
Известна полнопоточная центрифуга с вихревым приводом [патент на изобретение RU 2725791 C1, В04В 1/02, 3/00, 9/06. Полнопоточная центрифуга с вихревым приводом / Снежко А.В., Снежко В.А. - Заявка: 2019135898; 07.11.2019; опубл. 06.07.2020. Бюл. №19] для очистки жидкостей, содержащая корпус с основанием и крышкой, размещенный внутри него на подшипниках ротор, включающий барабан, колонку с каналами для подвода и отвода очищаемой жидкости, гидропривод турбинного типа, состоящий из направляющего аппарата, установленного в основании корпуса под ротором и рабочего колеса, прикрепленного к колонке ротора. Гидропривод представляет собой центробежную радиально-осевую турбину. Ее направляющий аппарат в виде вихревой камеры, имеет один или несколько тангенциальных входных каналов и формирует вращающийся и конусно расходящийся поток на выходе из центрального отверстия. Рабочее колесо турбины имеет лопатки и каналы проточной зоны, расположенные под тем же углом конусности. Через них поток вводится во внутреннюю область ротора через систему отверстий в колонке. Вывод очищенной жидкости из ротора осуществляется через нижний шип колонки, размещенный в центральной нерабочей зоне вихревой камеры.
К недостаткам этой центрифуги можно отнести сложность конструкции, а также необходимость отвода из ее корпуса утечек жидкости через цилиндрическое уплотнение вращающегося ротора и направляющего аппарата гидропривода, которые приводят к снижению скорости вращения, и, как следствие, к ухудшению сепарационной эффективности из-за образования в околороторном пространстве воздушно-капельной среды высокой плотности.
Цель изобретения состоит в повышении эффективности очистки жидкости за счет увеличения частоты вращения ротора, обусловленного снижением момента сопротивления вращению, а также в упрощении конструкции центрифуги.
Эта цель достигается тем, что ротор находится не в замкнутом пространстве, образованном корпусными деталями центрифуги, а свободно расположен в баке с очищаемой жидкостью, или в трубе, имеющей свободный выход в бак. При этом направляющий аппарат гидропривода расположен над ротором, соответственно ввод жидкости в центрифугу осуществляется сверху, а вывод из ротора - вниз, непосредственно в бак.
На фиг. 1 представлена схема центрифуги с вихревым приводом, на фиг. 2 - вид вихревой камеры по сечению А-А, на фиг. 3 - вид колонки ротора по сечению Б-Б, на фиг. 4 - рабочее колесо турбины, на фиг. 5 - схемы монтажа центрифуги на баке.
Центрифуга состоит из опорного диска 1 с закрепленной в нем осью 2 и ротора, установленного на оси в подшипниках, как минимум, один из которых шариковый. Ротор включает в себя колонку 3 и барабан 4, скрепленных гайкой 5. К опорному диску 1 сверху прикреплен штуцер 6, а снизу вихревая камера 7 направляющего аппарата турбины гидропривода с несколькими тангенциальными входными каналами 8. Проход жидкости из штуцера к вихревой камере осуществляется через систему отверстий 9 в опорном диске. В колонке 3 снаружи установлено рабочее колесо турбины 10 конической формы с рядом радиальных каналов прямоугольного сечения. Колесо зафиксировано на колонке коническим фланцем 11, который вместе с каналами образует проточную зону центробежной радиально-осевой турбины. Напротив каждого канала колеса в днище колонки выполнены отверстия для ввода жидкости из турбинной ступени в сепарирующую полость ротора. Вывод жидкости из ротора осуществляется через систему радиальных каналов 12 в нижней части колонки и далее по центральному каналу 13 наружу из центрифуги.
Центрифуга работает следующим образом (фиг. 1). Очищаемая жидкость под давлением подается через штуцер 6 и систему отверстий 9 в опорном диске к вихревой камере 7 направляющего аппарата. Пройдя тангенциальные входные каналы 8, поток закручивается и растекается конусным слоем из ее центрального отверстия, попадая в каналы рабочего колеса турбины 10. При этом закрученный поток взаимодействует с лопатками рабочего колеса турбины 10 и приводит ротор во вращение. Перемещаясь вдоль каналов в радиально-осевом направлении, жидкость через отверстия в днище колонки 3 поступает в сепарирующую полость ротора и устремляется вниз вдоль оси его вращения. В нижней части ротора очищенная в центробежном поле жидкость через радиальные каналы 12 колонки 3 поступает в ее центральный канал 13, откуда направляется наружу в бак.
Утечки жидкости через цилиндрическое уплотнение турбинной ступени - между вихревой камерой 7 и коническим фланцем 11 рабочего колеса турбины 10 выбрасываются в свободнее пространство бака (фиг. 5а), или на стенки трубы (фиг. 5b, 5с) и далее стекают также в бак. В этом случае они не попадают на ротор, не создают воздушно-капельной среды в околороторном пространстве и, следовательно, не оказывают дополнительного сопротивления его вращению.
1. Центрифуга с верхним расположением вихревого гидропривода и открытым корпусом для очистки жидких неоднородных систем, содержащая ротор, включающий барабан, колонку с каналами для подвода и отвода очищаемой жидкости, гидропривод турбинного типа, состоящий из направляющего аппарата и рабочего колеса, прикрепленного к колонке ротора; гидропривод представляет собой центробежную радиально-осевую турбину, ее направляющий аппарат в виде вихревой камеры имеет один или несколько тангенциальных входных каналов и формирует вращающийся и конически расходящийся поток на выходе из центрального отверстия; рабочее колесо турбины имеет лопатки и каналы проточной зоны, расположенные под тем же углом конусности, и выводит поток в периферийную внутреннюю область ротора через систему отверстий в колонке, выполненных для каждого канала колеса, отличающаяся тем, что имеет опорный диск с закрепленной под ним осью, на которой установлен в подшипниках ротор; к опорному диску сверху прикреплен штуцер подвода жидкости, а снизу вихревая камера, так что направляющий аппарат гидропривода располагается над ротором; проход жидкости от штуцера к вихревой камере осуществляется через систему отверстий в опорном диске сверху - вниз, а вывод жидкости из ротора осуществляется через каналы в нижней части колонки.
2. Центрифуга с верхним расположением вихревого гидропривода и открытым корпусом по п. 1, отличающаяся тем, что ротор находится в свободном пространстве бака с очищенной жидкостью или в трубе, имеющей свободный выход в бак.
