ГИДРОЦИКЛОН ФИЛЬТРУЮЩИЙ

Полезная модель относится к устройствам для очистки жидкостей от твердых частиц в центробежном поле, а именно - к гидроциклонным сепараторам, и может быть использована, например для очистки перекачиваемой насосом жидкости, подаваемой на узлы насоса, например, для смазки и охлаждения трущихся пар, в качестве запирающей жидкости торцовых уплотнений нефтяных насосов.
Известен циклонный сепаратор затворной жидкости торцовых уплотнений, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным подводящим и осевым разгрузочным патрубками, а также закрепленную к корпусу крышку с осевым сливным патрубком [Майер Э. Торцовые уплотнения. М: Машиностроение, 1978, стр.242, рис 217]. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности настройки режимов работы.
Известен также гидроциклон для торцовых уплотнений нефтяных насосов, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным подводящим и осевыми разгрузочным и сливным патрубками, снабженный съемными настроечными дроссельными шайбами, установленными в сливном и разгрузочном патрубках [свидетельство на полезную модель РФ №1809, В04С 5/14, заявка 93035296/26 от 18.07.1993]. Наличие дроссельных съемных шайб позволяет настраивать режимы работы гидроциклона. Недостатками известного гидроциклона являются значительное гидравлическое сопротивление в зоне сливного патрубка из-за наличия в нем дроссельной шайбы, а также трудоемкость изготовления вследствие тангенциального выполнения подводящего патрубка.
В качестве прототипа выбран гидроциклон для торцовых уплотнений нефтяных насосов, содержащий цилиндроконический корпус с радиальным подводящим и осевым разгрузочным патрубками, снабженный съемным цилиндрическим элементом с тангенциальным калиброванным отверстием и одной или более съемной дроссельной шайбой, а также закрепленную к корпусу крышку с осевым сливным патрубком [свидетельство на полезную модель РФ №2943, В04С 5/103, заявка 95210391/20 от 20.06.1995]. Основным недостатком известного гидроциклона является низкое качество очистки нефти от твердых частиц из-за неэффективной циркуляции разделяемой среды в цилиндрической части корпуса вследствие того, что подача среды в последнюю осуществляется через один тангенциальный канал. В результате этого происходит возмущение слоя с отделенными механическими примесями, движущимися вдоль стенок корпуса, что нарушает нормальную работу гидроциклона. Другим недостатком известного гидроциклона является повышенный абразивный износ проточной части из-за отсутствия футеровки в конической части корпуса и прямоугольного сопряжения внутренней плоской поверхности крышки с цилиндрической поверхностью корпуса, что помимо прочего ухудшает циркуляцию разделяемой среды.
Для устранения указанных недостатков предлагается гидроциклон фильтрующий, содержащий цилиндроконический корпус с радиальным подводящим и осевым разгрузочным патрубками, снабженный съемным цилиндрическим элементом с тангенциальным калиброванным отверстием, закрепленную к корпусу крышку с осевым сливным патрубком с выступающей приемной частью, а также настроечный элемент в виде одной или более дроссельной шайбы, в котором, согласно полезной модели в съемном цилиндрическом элементе выполнено несколько тангенциальных отверстий, внутренняя поверхность крышки выполнена торообразной и плавно сопрягающейся с внутренней поверхностью цилиндрического съемного элемента и выступающей приемной частью сливного патрубка, при этом дроссельная шайба установлена в подводящем патрубке, а патрубки выполнены фланцевыми.
Для обеспечения взрывозащиты гидроциклона в корпусе и крышке выполнены глухие резьбовые отверстия под винты крепления клемм заземляющих шин
Для упрощения конструкции и улучшения циркуляции очищаемой жидкости съемный цилиндрический элемент выполнен с двумя тангенциальными отверстиями, между которыми оппозитно подводящему патрубку в цилиндрической части корпуса установлена заглушающая вставка.
С целью повышения ресурса работы съемный цилиндрический элемент выполнен из износостойкого материала, а в конической части корпуса установлена сменная футеровка.
Для обеспечения большей возможности регулировки режимов работы гидроциклона приемная часть сливного патрубка выполнена сменной.
Для повышения эффективности фильтрации механических примесей сменный цилиндрический элемент выполнен с более, чем двумя тангенциальными отверстиями.
Для повышения надежности крышка закреплена к корпусу при помощи шпилек.
Сопоставительный анализ заявляемого гидроциклона фильтрующего с прототипом и другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность существенных признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию полезной модели "новизна".
Соответствие заявляемого технического решения критерию полезной модели "промышленная применимость" видно из нижеприведенного примера конкретного выполнения гидроциклона.
Полезная модель иллюстрирована чертежами, на которых показан общий вид гидроциклона фильтрующего, где Фиг.1 - продольное сечение гидроциклона с цилиндрическими тангенциальными каналами; Фиг.2 - фрагмент продольного сечения гидроциклона с щелевыми тангенциальными каналами, Фиг.3 - поперечное сечение варианта гидроциклона с двумя тангенциальными каналами и заглушающей вставкой, Фиг.4 - поперечное сечение варианта гидроциклона с пятью тангенциальными каналами
Перечень позиций на чертеже:
1 - корпус гидроциклона;
2 - подводящий патрубок;
3 - разгрузочный патрубок;
4 - съемный цилиндрический элемент;
5 - съемная футеровка;
6 - калиброванное отверстие;
7 - крышка;
8 - сливной патрубок;
9 - выступающий приемный элемент сливного патрубка;
10, 11 - дроссельная шайба;
12 - заглушающая вставка;
13 - резьбовое отверстие.
Гидроциклон для торцовых уплотнений нефтяных насосов содержит цилиндроконический корпус 1 с радиальным подводящим патрубком 2 и осевым разгрузочным патрубком 3. В цилиндрической части корпуса 1 установлен съемный цилиндрический элемент 4 из износостойкого материала, например, из полиуретана, а в конической - съемная футеровка 5, например, из полиуретана. В цилиндрическом элементе выполнено несколько тангенциальных калиброванных отверстий 6: цилиндрических (Фиг.1) или щелевых (Фиг.2). К корпусу 1 закреплена крышка 7 с осевым сливным патрубком 8, в котором установлен сменный выступающий приемный элемент 9. В подводящем патрубке 2 и разгрузочном патрубке 3 установлены съемные дроссельные шайбы 10 и 11, соответственно. Внутренняя поверхность крышки 7 выполнена торообразной и плавно сопрягающейся с внутренней поверхностью съемного цилиндрического элемента 4 и наружной поверхностью выступающего приемного элемента 9. Для повышения надежности работы и удобства монтажа гидроциклона патрубки 2, 3, 8 выполнены фланцевыми.
Для упрощения конструкции и улучшения циркуляции очищаемой жидкости съемный цилиндрический элемент 4 может быть выполнен с двумя тангенциальными отверстиями 6, между которыми оппозитно под водящему патрубку 2 в цилиндрической части корпуса 1 установлена заглушающая вставка 12, например, полиуретановая пластина (Фиг.3). Для обеспечения взрывозащиты гидроциклона в корпусе 1 и крышке 7 выполнены глухие резьбовые отверстия 13 под винты крепления клемм заземляющих шин (не показано).
Работа гидроциклона фильтрующего происходит следующим образом.
Исходная очищаемая жидкость, например перекачиваемая магистральным насосом нефть, отбираемая из напорной полости насоса, поступает в подводящий патрубок 2, проходит через тангенциальные отверстия 6 цилиндрического элемента 4 и попадает со скоростью внутрь цилиндроконического корпуса 1, приобретая окружную скорость. Подача через несколько тангенциальных отверстий обеспечивает равномерность потока очищаемой от механических примесей нефти в цилиндрической части корпуса 1 гидроциклона, а также препятствует преждевременному оседанию механических примесей на стенках цилиндрической части корпуса гидроциклона. Далее закрученный поток нефти поступает в коническую часть корпуса 1, где под действием центробежных сил происходит сгущение (фильтрация) механических примесей в пристеночном слое и получение очищенной от механических примесей нефти в центральной части гидроциклона. Отфильтрованные механические примеси удаляются из гидроциклона через патрубок 3 и подаются по трубопроводу (не показано) во всасывающую полость насоса, а очищенная нефть через патрубок 8 под давлением подается далее по трубопроводу (не показано) на соответствующий узел насоса (торцовое уплотнение, подшипниковый узел и т.п.).
Настройка режима работы гидроциклона осуществляется установкой соответствующего комплекта сменных элементов 4, 9, 10, 11.
При использовании заявляемой полезной модели достигается следующий технический результат: повышается надежность и ресурс работы гидроциклона фильтрующего, улучшается степень очистки нефти от твердых включений, обеспечивается возможность получения режима работы гидроциклона с минимальной потерей КПД насоса благодаря устранению избыточной циркуляции очищаемой жидкости.