Центрифуга для очистки жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких смесей по плотности. Оно может быть использовано в системах очистки смазочно-охлаждающих жидкостей, смазочных или пищевых масел и иных жидкостей. Согласно изобретению герметизированная полость, в которой расположен ротор центрифуги, разделена расположенной под днищем ротора перегородкой на две части - околороторную и сливную. Сливная полость служит для сбора очищаемой жидкости, поступающей из гидропривода ротора и неплотностей подшипниковых опор ротора, и отвода этой жидкости в бак для очищаемой жидкости. В околороторную полость подается водяной пар из герметичного сосуда с водой, агрегатированного с центрифугой. Из-за меньших, чем у воздуха, вязкости и плотности водяной пар создает меньшее аэродинамическое сопротивление вращению ротора. Пар отводится из околороторной полости струйным насосом. Для исключения обмена средами между сливной и околороторной полостями ротор центрифуги и перегородка сопряжены торцевым лабиринтным уплотнением, а полости сообщены между собой уравнительной трубкой. Уравнительная трубка одним концом присоединена к пароотводящему каналу, идущему к струйному насосу, а другим - к корпусу центрифуги в зоне сливной полости, ниже уровня расположения перегородки. Герметичный сосуд с водой выполнен в виде трубы с полой стенкой, охватывающей ротор с образованием зазора с его боковой поверхностью. Перегородка имеет центральное отверстие для размещения в нем деталей гидропривода и подшипниковых опор ротора. Наименьший диаметр торцевого лабиринтного уплотнения равен диаметру центрального отверстия перегородки. За счет такого выполнения центрифуги снижается аэродинамический момент сопротивления вращению ротора, вследствие чего частота его вращения и эффективность разделения возрастают. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких смесей по плотности. Оно может быть использовано в системах очистки смазочно-охлаждающих жидкостей, смазочных или пищевых масел и иных жидкостей.

Известна центрифуга [1], включающая корпус с крышкой и установленный в нем на полой оси ротор с внутренним гидроприводом. Ротор установлен на подшипниковых опорах. В корпусе выполнены каналы для подвода очищаемой жидкости в ротор и отвода ее из ротора через полую ось. Нижняя часть полости, в которой установлен ротор, служащая для сбора утечек очищаемой жидкости через неплотности подшипниковых опор ротора, снабжена выполненным в корпусе центрифуги каналом для отвода этих утечек в бак самотеком.

Недостатком этой центрифуги является большой аэродинамический момент сопротивления вращению ротора, что снижает частоту вращения ротора и ухудшает качество очистки жидкости.

Известна также центрифуга [2], ротор которой с гидроприводом заключен в герметичной полости, образованной корпусом и крышкой центрифуги и служащей для сбора в нижней части этой полости очищаемой жидкости, вытекшей из сопл гидропривода, и утечек очищаемой жидкости через неплотности подшипниковых опор ротора. Нижней частью герметичная полость сообщена с приемной камерой струйного насоса, рабочее сопло которого соединено с выполненным в корпусе центрифуги каналом для подвода очищаемой жидкости в ротор. Струйный насос создает разрежение вокруг ротора, откачивая и транспортируя жидкость из нижней части герметичной полости.

Недостатком данной центрифуги является пониженная частота вращения ротора и, как следствие, пониженное качество очистки жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является центрифуга [3], содержащая: корпус с полостью для размещения установленных в ней ротора с сопловым гидроприводом, каналы для подвода очищаемой жидкости в ротор и отвода ее из полости корпуса и из ротора, струйный насос с пароотводящим каналом, сообщающим полость корпуса с приемной камерой струйного насоса через выполненное в корпусе выше уровня расположения сопл гидропривода заборное отверстие приемной камеры струйного насоса. Среда представляет собой разреженную смесь воздуха как с парами очищаемой жидкости и воды, выпарившейся из этой жидкости, так и с различного размера капельками очищаемой жидкости, вытекающей из сопл гидропривода в виде струй, подвергающихся самодроблению и дроблению при ударе о стенки корпуса.

Несмотря на разрежение в корпусе, из-за наличия в среде, окружающей ротор, воздуха, паров очищаемой жидкости, взвешенных капелек очищаемой жидкости и из-за того, что относительное содержание водяного пара в этой среде невелико, она обладает повышенными вязкостью и плотностью, вследствие чего создает значительный аэродинамический момент сопротивления вращению ротора, притормаживая ротор и ухудшая степень очистки жидкости.

В предлагаемой центрифуге решается задача уменьшения аэродинамического момента сопротивления вращению ротора, что позволяет увеличить частоту вращения ротора и, как следствие, повысить сепарационную эффективность центрифуги, т.е. степень очистки жидкости.

Поставленная задача решается путем разделения полости корпуса на околороторную и сливную посредством выполненной под днищем ротора перегородки, имеющей снабженное лабиринтным уплотнением и расположенное выше мест истечения очищаемой жидкости из неплотностей подшипниковых опор ротора и из гидропривода центральное отверстие, при этом центрифуга содержит герметичный сосуд, размещенный в околороторной полости, выполненный в виде трубы с полой стенкой, охватывающей ротор с образованием зазора с его боковой поверхностью, причем герметичный сосуд содержит жидкость, имеющую в паровой фазе меньшие вязкость и плотность, чем у воздуха, при тех же физических условиях, например воду, а его полость сообщена пароподводящим каналом с околороторной полостью, и кроме того, центрифуга снабжена уравнительным каналом, сообщающим сливную полость с пароотводящим каналом струйного насоса и представляющим собой трубку, герметично вмонтированную в сквозное отверстие стенки корпуса открытым своим концом, направленным внутрь сливной полости.

На чертеже изображена центрифуга для очистки жидкости.

Центрифуга для очистки жидкости включает корпус 1 и входящий в него ротор 2 с гидроприводом. Ниже днища ротора расположена перегородка 3 с центральным отверстием и торцевым лабиринтным уплотнением 4. Также в корпус 1 входит герметичный сосуд 5 с водой 6. Центрифуга содержит струйный насос 7 и каналы: подвода очищаемой жидкости в полость ротора и отвода ее из этой полости (не показаны; выполнены в опорах ротора), сливной канал 8, пароподводящий канал 9, пароотводящий канал 10, уравнительный канал 11. Корпус 1 разделен на околороторную 12, сливную 13 и паровую 14 полости. Струйный насос 7 включает элементы: канал для подвода рабочей жидкости 15, соединенный рабочим соплом 16 с приемной камерой 17, и канал отвода паро-жидкостной смеси 18.

В центральном отверстии перегородки 3 размещены детали гидропривода и подшипниковых опор ротора. Торцевое лабиринтное уплотнение 4, сопрягающее перегородку 3 с ротором 2, имеет внутренний диаметр, равный диаметру центрального отверстия перегородки 3. Перегородка 3 установлена выше мест утечки очищаемой жидкости через неплотности подшипниковых опор ротора и мест истечения очищаемой жидкости из гидропривода.

Герметичный сосуд 5 выполнен в виде трубы с полой стенкой, охватывающей ротор 2 с образованием зазора с его боковой поверхностью.

Околороторная полость 12 корпуса центрифуги соединена посредством пароподводящего канала 9 с полостью 14 герметичного сосуда 5, а посредством пароотводящего канала 10 - с приемной камерой 17 струйного насоса 7.

Сливная полость 13 корпуса центрифуги сообщена сливным каналом 8 с герметичным баком (не показан), содержащим очищаемую жидкость, а уравнительным каналом 11 (трубкой) она сообщена с пароотводящим каналом 10, идущим к струйному насосу 7. Трубка 11 герметично вмонтирована непосредственно под перегородкой 3 в сквозном отверстии корпуса 1 центрифуги, и открытый конец этой трубки расположен в сливной полости 13 корпуса центрифуги.

Центрифуга работает следующим образом.

Очищаемая жидкость подводится под давлением из герметичного бака в полость ротора 2. При этом часть ее проходит через гидропривод ротора, сообщая ротору 2 вращающий момент, и выбрасывается в сливную полость 13 корпуса 1 центрифуги, куда сливаются и утечки очищаемой жидкости через неплотности подшипниковых опор ротора. Из сливной полости 13 очищаемая жидкость, прошедшая через гидропривод, и утечки отводятся самотеком по сливному каналу 8 в герметичный бак с очищаемой жидкостью, подвергшаяся очистке отводится из ротора 2 также в этот герметичный бак.

Одновременно к рабочему соплу 16 струйного насоса 7 подводится под давлением по каналу 15 вода, которая, истекая из сопла 16 с большой скоростью, создает разрежение в приемной камере 17 струйного насоса 7 и в сообщенных с нею посредством каналов 10 и 9 околороторной полости 12 и полости 14 герметичного сосуда 5. За счет теплового контакта герметичного сосуда 5 с корпусными деталями центрифуги находящаяся в нем жидкость, имеющая в паровой фазе меньшие вязкость и плотность, чем у воздуха, при тех же физических условиях, прогревается практически до температуры очищаемой жидкости (последняя обычно составляет, например, для индустриальных и гидравлических масел 50°С, а для моторных масел 80°С). Повышенная температура и разрежение в герметичном сосуде 5 облегчают процесс выделения пара. (Для сравнения: при обычно создаваемом струйным насосом абсолютном давлении 0,05 МПа вода закипает, по данным [4], при 81,35°С).

Вследствие этого среда, первоначально окружавшая ротор центрифуги (а именно смесь воздуха с парами очищаемой жидкости), имеющая повышенные вязкость и плотность, отводится из околороторной полости 12 струйным насосом 7 и заменяется поступающим из герметичного сосуда 5 паром жидкости, имеющим меньшие плотность и вязкость при тех же физических условиях. По мере расходования используемой жидкости запас ее в герметичном сосуде 5 пополняют обычными способами: например, подводя из питательного бачка с уровнемерной трубкой (на чертеже не показаны).

Благодаря наличию уравнительного канала 11 давление по обе стороны лабиринтного уплотнения 4 одинаково: равно вакуумметрическому давлению, развиваемому струйным насосом. Это исключает переток через лабиринтное уплотнение 4 в околороторную полость 12 каплесодержащей среды из сливной полости 13, а также переток среды в обратном направлении.

Чистый водяной пар, окружающий ротор 2 центрифуги, благодаря меньшим значениям плотности и вязкости создает меньшее аэродинамическое сопротивление вращению ротора. Частота вращения ротора возрастает, вследствие чего увеличивается сепарационная эффективность центрифуги и повышается качество очистки жидкости.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №476897.

2. Авторское свидетельство СССР №1409330.

3. Авторское свидетельство СССР №1600844 - прототип.

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1975.

Формула изобретения

Центрифуга для очистки жидкости, содержащая корпус с полостью для размещения установленных в ней ротора с сопловым гидроприводом, каналы для подвода очищаемой жидкости в ротор и отвода ее из полости корпуса и из ротора, струйный насос с пароотводящим каналом, сообщающим полость корпуса с приемной камерой струйного насоса через выполненное в корпусе выше уровня расположения сопл гидропривода заборное отверстие приемной камеры струйного насоса, отличающаяся тем, что полость корпуса разделена на околороторную и сливную посредством выполненной под днищем ротора перегородки, имеющей снабженное лабиринтным уплотнением и расположенное выше мест истечения очищаемой жидкости из неплотностей подшипниковых опор ротора и из гидропривода центральное отверстие, при этом центрифуга содержит герметичный сосуд, размещенный в околороторной полости, выполненный в виде трубы с полой стенкой, охватывающей ротор с образованием зазора с его боковой поверхностью, причем герметичный сосуд содержит жидкость, имеющую в паровой фазе меньшие вязкость и плотность, чем у воздуха при тех же физических условиях, например воду, а его полость сообщена пароподводящим каналом с околороторной полостью, кроме того, центрифуга снабжена уравнительным каналом, сообщающим сливную полость с пароотводящим каналом струйного насоса и представляющим собой трубку, герметично вмонтированную в сквозное отверстие стенки корпуса открытым своим концом, направленным внутрь сливной полости.

РИСУНКИ