Центрифуга для очистки жидкости

 

Использование: очистка масла в двигателях внутреннего сгорания или рабочих жидкостей в гидросистемах машин. Сущность изобретения: центрифуга содержит вертикальный цилиндрический корпус с основанием и крышкой. Внутри корпуса размещен и установлен на полых полуосях ротор с колонкой, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости. Гидропривод содержит лопастную турбину, укрепленную внутри нижней полуоси, и по крайней мере один патрубок для подвода исходной жидкости . В основании корпуса соосно ротору выполнена цилиндрическая камера для создания вихревого движения поступающей жидкости. Патрубок для подвода исходной жидкости прикреплен тангенциально относительно внутренней поверхности камеры. Нижняя часть лопастной турбины размещена внутри камеры непосредственно над ее днищем. 2 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 04 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849876/13 (22) 10.07.90 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Азово-Черноморский институт механи.зации сельского хозяйства (72) В.А. Ходаков (53) 66.067.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1282909, кл. В 04 В 1/00, 1983..

Авторское свидетельство СССР

М 601048, кл. В 04 В 1/02, 9/06, 1976. (54) ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ (57) Использование: очистка масла в двигателях внутреннего сгорания или рабочих жидкостей- в гидросистемах машин. Сущность изобретения: центрифуга содержит

Изобретение относится к очистке жидкостей в центробежном поле и может быть использовано для очистки масла в двигателях внутреннего сгорания или рабачихжидкостей в гидросисте мах машин, в централизованных системах смазки обкаточных цехов, в регенерационных установках, а также дпя очистки газов.

Известны центрифуги дпя очистки масла, содержащие корпус, размещенный внутри него ротор, каналы для подвода и отвода масла и гидропривод ротора, содержащий рабочие лопатки и сопла для направленного подвода на рабочие лопатки неочищенной жидкости, Сопла неподвижного направляющего аппарата выполнены тангенциально.

Масло по рабочим лопаткам ротора дви-. жется от центра к периферии, т.е. гидропри Ы, 1743644 А1 вертикальный цилиндрический корпус с основанием и крышкой. Внутри корпуса размещен и установлен íà поль|х полуосях ротор с колонкой, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости; Гидропривод содержит лопастную турбину, укрепленную внутри нижней полуоси, и по крайней мере один патрубок для подвода исходной жидкости. В основании корпуса соОсно ротору выполнена цилиндрическая камера для создания вихревого движения поступающей жидкости. Патрубок для подвода исходной жидкости прикреплен тангенциапьно относительно внутренней поверхности камеры.

Нижняя часть лопастной турбины размещена внутри камеры непосредственно над ее ф днищем. 2 ил;

О

I» .Г ! вод работает по принципу центробежной турбины. В такой конструкции ограничены воэможности увеличения выходного диаметра направляющего аппарата, а следова- фь тельно, и плеча силы- давления струи на (Д лопатку. Поэтому для получения достаточно 0, большого крутящего момента приходится разгонять поток в соплах до больших скоростей, что приводит к большому гидравлическому сопротивлению, снижению скоростного режима и сепарирующей эффективности центрифуги.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является центрифуга для очистки жидкости, включающая ротор, установлен-,, ный в корпусе на полуосях с осевыми каналами дпя подвода масла.в ротор и отвода очищенного масла, камеру, расположенную

1743644 под основанием корпуса, рабочие лопатки, размещенные в камере, и направляющий аппарат, сопла которого выполнены в стенке камеры по наружному диаметру рабочих лопаток. Гидропривод этой центрифуги работает по принципу центростремительной радиально-осевой турбины, в которой поток подводится к лопаткам со скоростью истечения из направляющего аппарата. Такое исполнение гидропривода позволяет увеличить средний диаметр рабочих лопаток до . необходимых размеров без ограничения и получить большой вращающий момент, что дает возможность осуществить привод роторов увеличенных обьемов.

Недостатком данной центрифуги явля-. ется то, что с увеличением радиуса рабочих лопаток увеличивается также их окружная скорость, поэтому для достижения высокой эффективности очистки повышением скоростнога режима ротора поток жидкости необходимо разгонять в направляющем аппарате до больших скоростей, увеличивая при этом расход жидкости или уменьшая сечение сопл, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления, В отдельных случаях уменьшение сечение со пл ограничивается технологическими возможностями, а увеличение расхода жидкости может привести к смыву отложений в роторе и уносу частиц твердой фазьь Эти факторы ограничивают быстроходность объемных роторов и эффективность очистки, Цель изобретения — повышение степени очистки жидкости путем увеличения частоты вращения ротора, Поставленная цель достигается тем, что в центрифуге для очистки жидкости, содержащей вертикальный цилиндрический корпус с основанием и крышкой, размещенный внутри него и установленный на полых полуосях ротор с колонкой, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости, гидропривод, содержащий лопастную. турбину,. укрепленную внутри нижней полуоси, и по меньшей мере один патрубок для подвода исходной жидкости, в основании корпуса соосно ротору выполнена цилиндрическая ускорительная камера для создания вихревого движения поступающей жидкости, при этом патрубки для подвода исходной жидкости прикреплены тангенциально относительно .внутренней цилиндрической поверхности камеры, причем нижняя часть лопастной турбины размещена внутри этой камеры непосредственно над ее днищем.

В сравнении с известной в предлагаемой центрифуге поток до воздействия на лопастную турбину разгоняется до больших скоростей не только в каналах тангенциальных патрубков, но и в свободном пространстве цилиндрической ускорительной камеры, ограниченном на периферии ее внутренней. цилиндрической поверхностью, а в центральной части — лопастной турбиной, где при радиальном стоке закрученного потока образуется вихревое движение жидкости, в котором при сохранении посто5

10 янного значения момента на произвольном радиусе поля вихря происходит увеличение скорости вращения по закону; близкому к закону свободного вихря.

15 Такое распределение скорости спра,ведливо до границы ядра вихря, внутри которого скорости распределены по линейному закону, т.е. так же, как в случае вращения твердого тела. Радиальная граниментами

Наличие ускорительной камеры исключает необходимость разгона потока до больших скоростей в каналах тангенциальных патрубков и позволяет выбрать оптимальным их проходное сечение в соответствии с расходОм жидкости, На фиг. 1 представлена центрифуга для30 очистки жидкости, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1

Центрифуга состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с основанием 2 и крышкой 3, размещенного внутри него и установленного на полых полуосях 4 и 5 ротора 6 с колонкой 7, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости. Гидропривод центрифуги содержит лопастную турбину 8, укрепленную внутри нижней полуоси 4

40 и размещенную непосредственно над днищем 9 ускорительной камеры 10, выполненной в основании корпуса 2, и тангенциальные патрубки 11 для подвода исходной жидкости.

Центрифуга работает следующим образом.

При втекании жидкости через каналы тангенциальных патрубков 11 в ускорительной камере 10 образуется вихревое движение исходной жидкости, интенсивность. которого возрастает при радиальном стоке и угловая скорость вдоль радиусе изменяется по закону:

55

С> Сг

Р гд

П3, где А= г l

20 ца поля вихря и ядра вихря определяется взаимодействием вихря с приосевыми эле1743644

ms — массовый секундный расход жидкости; ц — коэффициент динамической вязкости жидкости;

h — высота цилиндрической ускорительной камеры;

С, C2 — постоянные, которые определяются из условий вихревого движения на границах ускорительной камеры.

Закрученный таким образом в ускорительной камере поток попадает на лопастную турбину, приводя ее вместе с ротором в движение, проходит по осевому каналу нижней полуоси 4 в полость ротора и через осевой канал полуоси 5 очищенная жидкость отводится к потребителю.

По градиенту изменения угловой скоро. сти жидкости в ускорительной камере определяется момент Мс, передаваемый потоком лопастной турбине:

М,=m,(A V.R (—,вр Rp),(2) где Ч вЂ” скорость потока в каналах тангенС циальных патрубков;

Rn. —. радиус цилиндрической ускорительной камеры;

mp — угловая скорость ротора;

Rp — наружный радиус лопастной турбины

Из формулы (2) следует, что увеличить момент на лопастной турбине можно не только увеличением радиуса цилиндрической ускорительной камеры Rg, íî и уменьшением в допустимых пределах наружного радиуса лопастной турбины Rp, т.е. увеличением радиального размера ускорительной камеры,.не изменяя при этом значения остальных параметров гидропривода, Указанные свойства вихревого движения жидкости позволяют осуществить необходимую частот, вращения ротора независимым подбором параметров цилиндрической ускорительной камеры, сеченияканалов тангенциальных патрубков и раз5 меров лопастной турбины.

Один из примеров конкретного выполнения гидропривода центрифуги реализуется при следующих параметрах:

R<- =0,05 м; Rp= 0,01 м; h = 0.01 м; у =

10 . -з H.c.

=17,5 10; ms=20 кг/мин 0,333 кг/с; м

+ = 12,98 м/с (при двух тангенциальных патрубках с каналами диаметром по 4,36 мм).

При угловой скорости ротора = 1047 1/с лопастной турбине передается момент

Мс= 0,18 Н M.

Формула изобретения

Центрифуга для очистки жидкости, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с основанием и крышкой, размещен.ный внутри него и установленный на полых полуосях. ротор с колонкой, имеющей кана- лы для подвода и.отвода жидкости, гидропривод, содержащий. лопастную турбину, укрепленную внутри нижней полуоси, и по меньшей мере один патрубок для подвода исходной жидкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени очистки путем увеличения частоты вращения ротора, в основании корпуса соосно. ротору выполнена цилиндрическая.ускорительная камера для создания вихревого движения поступающей жидкости, при этом патрубок для подвода исходной жидкости прикреплен тангенциально относительно внутренней цилиндрической поверхности камеры, причем нижняя часть лопастной турбины размещена внутри этой камеры непосредственно над ее днищем.

1743644

Фиг.2

Составитель В.Ходаков

Техред М.Моргентал Корректор Q.Êóíäðèê

Редактор М.Петрова

Заказ 2146 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101