ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ОЧИСТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ И ВОДЫ
CENTRIFUGE FOR CLEANING PROCESS LIQUIDS FROM MECHANICAL IMPURITIES AND WATER

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 технических жидкостей, например масел, топлив, гидравлических жидкостей при их регенерации на предприятиях, а также непосредственно на мобильных агрегатах.
Известны центрифуги (сепараторы) для очистки жидких неоднородных систем от механических загрязнений и воды /1, 2/, ротор которых с размещенным внутри пакетом конических тарелок установлен на вертикальной оси. Эти центрифуги могут работать в двух режимах - кларификации и пурификации. В режиме кларификации производится очистка масла от механических примесей при незначительном содержании воды. При сильном обводнении (более 0,5%) центрифуга перестраивается на режим пурификации. Для этого производится частичная разборка очистителя и в роторе устанавливается регулирующее кольцо, внутренний диаметр которого подбирается с учетом ожидаемых условий работы и требуемого качества очистки. Кроме того, для обеспечения режима пурификации необходимо создание специального технологического приема - «водяного затвора». Все это требует значительных затрат сил и времени и является недостатком таких очистителей.
Известна центрифуга для обезвоживания масла /3/, включающая ротор, содержащий цилиндрический корпус, колонку, сопловый привод и каналы для подвода содержащего воду масла и отвода масла и воды. При этом, на колонке укреплен разделительный диск с образованием зазора для прохода воды между ним и стенкой ротора и с возможностью осевого перемещения для регулирования проходного сечения этого зазора.
Схожая по конструкции центрифуга для обезвоживания масла описана в авторском свидетельстве SU 1822807 /4/. Ее особенность состоит в том, что регулирование количества отводимой из ротора воды осуществляется путем изменения проходного сечения с помощью двух дисков, имеющих фигурные вырезы с возможностью их перекрытия.
Недостаток этих двух центрифуг состоит в том, что выделяемая из очищаемого масла вода выводится из ротора непрерывно. Поэтому вместе с ней неизбежно отводится и масло. Для устранения этого недостатка необходимо обеспечить периодический режим отвода воды, предварительно накопив в роторе некоторый ее объем. Такая технология реализована в центрифуге для обезвоживания масла по авторскому свидетельству SU 1398915 /5/, которая принята за аналог.
В этой центрифуге, с целью уменьшения потерь масла с отводимой из ротора водой, на корпусе канала для ее отвода установлена герметичная накопительная камера, внутренняя полость которой сообщена с этим каналом, при этом камера имеет отводной патрубок, расположенный перпендикулярно ее оси, а внутри нее установлен поршень для поочередного открывания канала и отводного патрубка. Накопительная камера выполнена в виде гидроаккумулятора или сильфона.
Основной недостаток этой центрифуги состоит в том, что, поскольку поршень для открывания канала отвода воды из центрифуги расположен в неподвижном верхнем корпусе, то выделенная вода вместе с очищаемой жидкостью из пространства над разделительным диском ротора вследствие высокого давления будет непрерывно выбрасываться из него в виде утечек через щелевые уплотнения ротора с верхним корпусом. При этом она будет смешиваться с очищенной жидкостью в корпусе центрифуги, что ухудшит качество ее обезвоживания. Кроме того, недостатками этой центрифуги являются сложность конструкции и низкая ее надежность.
Целями изобретения являются улучшение качества очистки технических жидкостей от воды, уменьшение потери очищаемой жидкости с отводимой из ротора водой, а также упрощение конструкции.
Эти цели достигаются тем, что в предлагаемой центрифуге для очистки технических жидкостей от механических примесей и воды, включающей ротор, содержащий цилиндрический корпус, колонку, сопловый привод и каналы для подвода технической жидкости и отвода воды, на колонке укреплен разделительный диск с образованием зазора для прохода воды между ним и стенкой корпуса в канал корпуса отвода воды, согласно изобретению клапан, открывающий канал отвода воды из центрифуги, установлен в самой вращающейся колонке, а шток его управления в ручном или автоматическом режиме расположен в неподвижном корпусе на крышке центрифуги.
На фиг. 1 изображен продольный разрез центрифуги; на фиг. 2 - разделительный диск; на фиг. 3 - клапан; на фиг. 4 - схема работы центрифуги в автоматическом режиме.
Центрифуга содержит корпус 1 с крышкой 2, в которых на подшипниках качения установлен ротор, включающий в себя колонку 3, корпус ротора 4 и внутренний цилиндр 5, скрепленные гайкой 6. В нижней части колонки имеются осевой 7 и радиальные 8 каналы для подвода жидкости внутрь ротора. В основании колонки установлены сопла 9 гидрореактивного привода и выполнены каналы 10 подвода к ним жидкости. На колонке 3 закреплен разделительный диск 11, образующий кольцевую щель 12 для прохода воды в зону между диском и стенкой корпуса ротора 4. Из этой зоны вода по радиальным каналам 13 в диске (см. фиг. 2) подводится к сверлениям 14 в колонке и далее в центральный канал 15 в ее верхней части. В этом канале установлен клапан 16 (см. фиг. 3), открытие которого осуществляется штоком 17. Шток перемещается в осевом канале корпуса отвода воды 18, прикрепленного к крышке 2 центрифуги. Из корпуса отвода 18 через штуцер 19 вода отводится в бак для ее сбора.
Сопряжение неподвижного корпуса отвода воды 18 с вращающимся ротором осуществляется с помощью бесконтактного цилиндрического уплотнения 20. В силу того, что клапан 16 размещен в центральном канале 15 колонки 3, исключаются утечки очищаемой жидкости и выделенной воды через уплотнение 20 в течение всего времени накопления воды в роторе. Они возможны в небольшом количестве лишь при кратковременном открытии клапана в процессе сброса воды из ротора.
Центрифуга работает следующим образом. Очищаемая жидкость (например, масло) подается под давлением в осевой канал 7 колонки 3, из которого по радиальным каналам 8 поступает в кольцевую полость между колонкой и внутренним цилиндром 5, а из нее в систему радиальных каналов в верхней части ротора. На выходе из этих каналов дефлектор на разделительном диске 11 изменяет направление движения с радиального на осевое, и далее очищаемое масло 21 движется вниз параллельно стенкам внутреннего цилиндра 5. Под действием центробежных сил из потока масла выделяются и осаждаются на стенке корпуса ротора 4 механические примеси 22 и вода 23. В нижней части ротора очищенное масло, повернув на 90° при помощи нижнего дефлектора, выполненного в основании колонки 3, устремляется через радиальные каналы 10 к соплам 9, из которых выбрасывается в картер корпуса 1, создавая реактивный вращающий момент. Из картера через сливные отверстия очищенная жидкость поступает в отдельную емкость.
Выделяемая из очищаемой жидкости вода образует концентричный слой 23 возле цилиндрической стенки корпуса ротора 4. По мере ее накопления в роторе с помощью штока 17 открывается клапан 16 и вода, вследствие высокого статического давления внутри ротора, через щель 12 по каналам 13 в разделительном диске 11 и радиальным сверлениям 14 в колонке поступает в ее центральный канал 15. Далее, пройдя через клапан 16, попадает в корпус отвода 18 и через штуцер 19 отводится в бак для сбора 24 (см. фиг. 4). В процессе сброса воды, происходят ее незначительные утечки через уплотнение 20 в корпус центрифуги 1.
Сброс воды из центрифуги может выполняться как в ручном, так и в автоматическом режиме. Ручной режим применяется при малой обводненности очищаемой жидкости, когда накопление воды в роторе происходит длительное время. В этом случае клапан 15 открывается и удерживается, воздействием на шток 17 рукой (см. фиг. 1).
При высоком содержании воды в очищаемой жидкости ее отвод рационально выполнять в автоматическом режиме (см. фиг. 4). При этом шток 17 приводится в движение соленоидом 25, управление которым осуществляется с помощью промышленного таймера 26, настроенного на требуемый режим работы. Программа таймера задается исходя из параметров центрифуги и степени обводненности очищаемой жидкости, согласно следующим расчетам.
в
в
в
Промежуток времени между включениями соленоида равен: Т=V/Q⋅ϕ, мин; продолжительность включения соленоида: τ=V/q, мин, где V - допустимый объем воды в роторе, л;
Q - расход очищаемой жидкости через центрифугу, л/мин;
ϕ - коэффициент объемного содержания воды в очищаемой жидкости;
q - объемная скорость удаления воды из ротора, л/мин.
Пример расчета
в
в
в
Пусть V=2 л, Q=50 л/мин, ϕ=0,005 (ϕ=0,5%), q=8 л/мин. Тогда Т=V/Q⋅ϕ=2/50⋅0,005=8 мин; τ=V/q=2/8=0,25 мин.
Источники информации
1. Маслоочистительная машина СМ1-3000. Инструкция по устройству и работе. Полтавский турбомеханический завод, Полтава, 1976 г.
2. Сепаратор центробежный УОР-301 У (СЦ-1,5). Техническое описание и инструкция по эксплуатации 158.000-2, 1962 г.
3. АС SU 1011269 В04b 1/00, опубл. 15.04.1983. Бюл. №14.
4. АС SU 1822807 В04В 1/00, 11/0, опубл. 23.06.1993. Бюл. №23.
5. АС SU 1398915 В04В 1/00, 11/0, опубл. 30.05.1988. Бюл. №20.