Устройство для очистки масла гидросистем
Владельцы патента RU 2487276:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Устройство может быть использовано для обслуживания гидравлических систем наземно-транспортных машин, гидрооборудования, применяемого в различных областях техники, а также для очистки индустриальных турбинных и электроизоляционных масел. Устройство содержит трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, установленный на трубопроводе подвода масла, центробежный насос, выполненный в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, турбинное колесо и регулировочное устройство, размещенные на валу центробежного насоса, при этом оно снабжено пневматическим осевым насосом, соединенным трубопроводом подачи воздуха с турбинным колесом, которое выполнено в виде двустороннего, дополнительным центробежным насосом меньшего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, соединенным трубопроводом подвода масла с центробежным насосом большего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, и размещенным с ним на одном валу. Технический результат - снижение гидродинамических потерь, повышение качества очистки масла гидросистем за счет увеличения частоты вращения подвижных элементов устройства и разделения процесса на два этапа - грубую и тонкую очистку. 1 ил.
Изобретение относится к гидравлической технике, в частности к устройствам для очистки масла гидросистем гидропривода. Предлагаемое устройство может быть использовано для обслуживания гидравлических систем наземно-транспортных машин, гидрооборудования, применяемого в различных областях техники, а также для очистки индустриальных турбинных и электроизоляционных масел.
Для очистки масел от механических примесей и воды значительное распространение получили методы воздействия силовых полей с применением пористых перегородок и с использованием теплофизических и массообменных явлений. Использование центробежных сил, ускоряющих процесс очистки гидравлических масел, положено в основу центрифуг, сепараторов и гидроциклонов различных конструкций. Известны, например, установка ПСМ 1-3000 и ее модификации для очистки электроизоляционных масел от воды и механических примесей (см. И.И.Шишкин и И.В.Брай «Регенерация отработанных нефтяных масел» М.: Химия, 1970 г.). Известны центробежные очистители масел, содержащие корпус и ротор с соплами (см. авт. св. СССР №659168, 1979 г., авт.св. СССР «№301162, 1969 г., авт. св. СССР №258272, 1967 г.). Широко применяются центробежные очистители производства ФРГ, Швеции, Японии, России (стенды СОГ) и других стран.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для очистки масла гидросистем, содержащее трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, установленные на трубопроводе подвода масла, центробежный насос, выполненный в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, турбинное колесо, размещенное в нижней части вала центробежного насоса, регулировочное устройство, размещенное в верхней части вала центробежного насоса, причем вал выполнен с каналами для подвода масла, насос, размещенный на трубопроводе подвода масла в полость турбинного колеса (см. патент RU 2349801 С1, F15B 21/04, 2009 г., бюл. №8).
Недостатком устройства для очистки масла гидросистем является значительное увеличение гидродинамического сопротивления при повышении частоты вращения центробежного насоса и турбинного колеса, что приводит к увеличению энергоемкости и снижению эффективности процесса очистки масла.
Технический результат - снижение гидродинамических потерь, повышение качества очистки масла гидросистем за счет увеличения частоты вращения подвижных элементов устройства и разделения процесса на два этапа в зависимости от дисперсного состава частиц - грубую и тонкую очистку.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки масла гидросистем содержит трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, установленный на трубопроводе подвода масла, центробежный насос, выполненный в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, турбинное колесо и регулировочное устройство, размещенные на валу центробежного насоса, пневматический осевой насос, соединенный трубопроводом подачи воздуха с турбинным колесом, которое выполнено в виде двустороннего, дополнительный центробежный насос меньшего диаметра, выполненный в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, соединенный трубопроводом подвода масла с центробежным насосом большего диаметра, выполненного в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами и размещенным с ним на одном валу.
Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем отличается от прототипа, описанного в патенте RU 2349801 С1, F15B 21/04, тем, что оно снабжено пневматическим осевым насосом, соединенным трубопроводом подачи воздуха с турбинным колесом, которое выполнено в виде двустороннего, дополнительным центробежным насосом меньшего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, соединенным трубопроводом подвода масла с центробежным насосом большего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, и размещенным с ним на одном валу.
Таким образом, заявляемое устройство для очистки масла гидросистем соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого технического решения (устройство для очистки масла гидросистем) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежной областях позволило выявить технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа. Известно использование турбокомпрессоров, в которых для создания высокой частоты вращения используется турбинное колесо, приводимое во вращение от потока отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Также известно использование пневматического осевого насоса, который обеспечивает высокую частоту вращения центробежного устройства для очистки масла гидросистем, описанного в патенте RU 2435078 С2, F15B 21/04, 2011 г., бюл. №33. В заявляемом техническом решении осевой пневматический насос создает поток воздуха, который приводит во вращение турбинное колесо и расположенные с ним на одном валу центробежный насос с регулировочным устройством, выполненный в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, а также дополнительный центробежный насос меньшего диаметра без регулировочного устройства. Воздух, в данном случае, является кинематическим звеном, которое передает движение от пневматического насоса турбинному колесу. Данный привод позволяет обеспечить частоту вращения турбинного колеса больше частоты вращения вала пневматического насоса, если диаметр лопастей пневматического осевого насоса больше диаметра турбинного колеса. По сравнению с прототипом, в котором привод очистительного устройства осуществляется с помощью гидродинамической передачи, в заявляемом техническом решении работа очистительного устройства обеспечивается потоком воздуха, что позволяет уменьшить отрицательную работу сил трения.
Кроме того, известен процесс поэтапной очистки топлив с помощью фильтров грубой и тонкой очистки, что позволяет повысить эффективность процесса фильтрации и снизить затраты на замену фильтроэлементов. При центрифугировании гидравлических масел использование двух центробежных очистительных устройств с различным диаметром при одинаковой частоте вращения обеспечит поэтапное улавливание сначала крупных частиц, затем частиц меньших размеров. Это позволит снизить трудоемкость при очистке колец центробежных насосов, осуществляющих очистку, а также уменьшить силы трения, нагрузку на подшипники и улучшить динамическую балансировку устройства во время работы.
На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемая совокупность отличительных признаков отвечает критерию «существенные отличия», т.к. она приобрела новое свойство, заключающееся в снижении гидродинамического сопротивления при повышении частоты вращения подвижных элементов очистительного устройства, что позволяет снизить энергоемкость и повысить эффективность процесса очистки масла.
Сущность изобретения поясняется чертежом: на фиг.1 изображена схема устройства.
Заявляемое устройство содержит пневматический осевой насос 1, который соединен трубопроводом подачи воздуха 2 с турбинным колесом 3, выполненным в виде двустороннего и размещенным на одном валу с центробежным насосом меньшего диаметра 4, рабочее колесо которого состоит из диска 5 с лопастями 6 по краям и диска 7 с концентрическими кольцами 8 между ними, и с центробежным насосом большего диаметра 9, рабочее колесо которого состоит из диска 10 с лопастями 11 по краям и диска 12 с концентрическими кольцами 13 между ними, причем вал выполнен с регулятором 14 и каналом для подвода масла 15.
Кроме того, устройство имеет трубопровод подвода масла 16 с расположенным на нем нагревателем 19, трубопровод повода масла 17 от центробежного насоса меньшего диаметра 4 к центробежному насосу большего диаметра 9 и трубопровод отвода масла 18.
Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем работает следующим образом.
При вращении пневматического осевого насоса 1 поток воздуха подается по трубопроводу подачи воздуха 2 на турбинное колесо 3, выполненное в виде двустороннего, которое приводит во вращение, находящиеся с ним на одном валу центробежный насос меньшего диаметра 4, рабочее колесо которого состоит из диска 5 с лопастями 6 по краям и диска 7 с концентрическими кольцами 8 между ними, и центробежный насос большего диаметра 9, рабочее колесо которого состоит из диска 10 с лопастями 11 по краям и диска 12 с концентрическими кольцами 13 между ними, при этом давление в полости центробежного насоса большего диаметра 9 понижается. Регулятор 14, находясь в закрытом положении, перекрывает канал подвода масла 15. После разгона турбинного колеса 3, регулятором 14 открывается канал подвода масла 15, при этом поток масла по трубопроводу подвода 16 поступает в полость центробежного насоса меньшего диаметра 4, проходит через зигзагообразные каналы, образуемые диском 5, диском 7 и концентрическими кольцами 8 между ними. При прохождении зигзагообразных каналов крупные механические примеси под действием центробежных сил будут осаждаться по краям концентрических колец 8. На выходе из центробежного насоса меньшего диаметра 4 лопастями 6 поток масла по трубопроводу подвода 17 подается в полость центробежного насоса большего диаметра 9 и проходит через зигзагообразные каналы, образуемые диском 10, диском 12 и концентрическими кольцами 13 между ними. При прохождении зигзагообразных каналов мелкие механические примеси под действием центробежных сил будут осаждаться по краям концентрических колец 13. На выходе из центробежного насоса большего диаметра 9 лопастями 11 поток очищенного масла по трубопроводу отвода 18 отводится из устройства.
Частота вращения центробежного насоса меньшего диаметра 4 и центробежного насоса большего диаметра 9 зависит от скорости и величины потока воздуха, подаваемого на турбинное колесо 3 пневматическим осевым насосом 11, от диаметра турбинного колеса 3, размеров лопастей 6 и 11, а также количества масла, проходящего через устройство для очистки масла гидросистем.
Качество очистки увеличивается при снижении скорости движения масла по зигзагообразным каналам центробежного насоса меньшего диаметра 4 и центробежного насоса большего диаметра 9, а следовательно, зависит от положения регулятора 14.
Пневматический осевой насос 1 и турбинное колесо 3 образуют пневмомеханическую систему, которая может работать как мультипликатор. Регулятор 14, при совместной работе с пневмомеханической системой, позволяет изменять производительность работы и частоту вращения устройства в зависимости от качества очистки масла.
Нагреватель 19 позволяет увеличить температуру гидравлического масла и, тем самым, снизить его вязкость, что повышает эффективность осаждения механических примесей за счет центробежных сил.
Таким образом, использование заявляемого технического устройства позволяет увеличивать частоту вращения подвижных элементов устройства без значительного увеличения гидродинамических потерь, регулировать производительность работы и частоту вращения устройства в зависимости от дисперсного состава и количества механических примесей или от необходимого качества очистки масла.
Устройство для очистки масла гидросистем, содержащее трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, установленный на трубопроводе подвода масла, центробежный насос, выполненный в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, турбинное колесо и регулировочное устройство, размещенные на валу центробежного насоса, отличающееся тем, что оно снабжено пневматическим осевым насосом, соединенным трубопроводом подачи воздуха с турбинным колесом, которое выполнено в виде двустороннего, дополнительным центробежным насосом меньшего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами, соединенным трубопроводом подвода масла с центробежным насосом большего диаметра, выполненным в виде двух дисков с размещенными между ними концентрическими кольцами и размещенным с ним на одном валу.
