КОНИЧЕСКАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ОЧИСТИТЕЛЯ

Полезная модель относится к области разделения жидких неоднородных систем в поле центробежных сил с применением конического тонкослойного сепаратора и может быть применена для очистки масел, топлив, смазочно-охлаждающих жидкостей от механических загрязнений.
Известен конический сепаратор, содержащий конические тарелки, включающие наружную и внутреннюю укрепляющие отбуртовки и шипики, определяющие зазор между тарелками (Авторское свидетельство СССР №797778 «Коническая тарелка к сепаратору», М. кл. В04В 7/00, 1/08, опубликованное 23.01.81 г., БИ №3). На конических поверхностях тарелок укреплены направляющие пластины, проекции которых в плоскости, перпендикулярной оси вращения, представляют собой спираль. Высота пластин составляет 0,2-0,5 высоты шипиков, а встречная потоку грань находится к поверхности тарелки под углом 90°.
Недостатком этой конструкции является то, что часть уже осевших частиц при достаточно больших значениях скорости потока и вязкости жидкости уносятся потоком очищаемой жидкости на выход из пакета тарелок.
Наиболее близким к предлагаемому решению является взятая в качестве прототипа коническая тарелка к сепаратору, где спиральные ребра-пластины на поверхности тарелки выполнены таким образом, что угол между нормалью к ребру в любой точке и образующей тарелки, проходящей через ту же точку, больше угла трения осадка о поверхность тарелки (Авторское свидетельство СССР №768066 «Коническая тарелка к сепаратору», М. кл. В04В 7/00, опубликованное в БИ от 20.12.96 г.).
Недостатком изобретения, взятого в качестве прототипа, является то, что конструкция обеспечивает непрохождение осевших на тарелках частиц загрязнений на выходе из конической вставки в чистую полость центрифуги. Однако, при определенных условиях работы, включающих адгезионные свойства осаждаемых частиц загрязнений, и кривизне спиральных ребер, осажденные на поверхностях тарелок частицы заиливают межтарельчатый зазор, и прекращается функционирование тонкослойной вставки.
Задача полезной модели - исключение вышеуказанных недостатков и обеспечение условий сброса осажденных на поверхностях тарелок частиц в подколпачную зону центрифуги.
Технический результат достигается тем, что в конической тарелке центробежного очистителя, имеющей наружную и внутреннюю отбуртовки и спиральные ребра, расположенные на конической поверхности таким образом, что отношение расстояния между соседними ребрами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0.1-0.3, угол сброса частиц «γ» с поверхности конической тарелки составляет 48°-57°, а сечение спиральных ребер имеет форму равнобедренной трапеции, боковые ребра которой расположены по отношению к поверхности тарелки под углом 100°-120°.
Сущность полезной модели поясняется описанием и чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез конической тарелки, на фиг.2- коническая тарелка в плане, на фиг.3 - сечение А-А фиг.2, на фиг.4- коническая тарелка в изометрии.
Предлагаемая коническая тарелка имеет наружную 1 и внутреннюю 2 отбуртовки, коническую поверхность с образующей 3. Отбуртовки 1 и 2 перпендикулярны к оси вращения, образующая конической поверхности расположена под некоторым углом «α» к плоскости, перпендикулярной оси вращения.
На конической поверхности выполнены спиральные ребра 4 (фиг.1, 2, 4), касательная «К» к которым в любой точке пересечения ее с образующей «N» (фиг.4) тарелки составляет определенный угол «β». Отношение расстояния между соседними ребрами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0,1-0,3. Спиральные ребра 4 имеют в сечении форму равнобедренной трапеции (фиг.3), боковые ребра которой расположены по отношению к поверхности конической тарелки под углом 100°-120°.
N
τ
В процессе работы при вращении пакета конических тарелок на осевшую на поверхности тарелки частицу «m» (фиг.1, 2, 4) действует центробежная сила «F», прижимающая ее к тарелке и имеющая составляющие «F», направленную по нормали к поверхности тарелки (фиг.1, 4) и «F», направленную по образующей тарелки (фиг.1, 2, 4).
τ
τ
τP
NP
При этом, если величина угла «α» меньше угла трения частицы о поверхность тарелки, частица «m» под действием силы «F», соскальзывает вдоль образующей по поверхности тарелки до ребра 4, где составляющая центробежной силы «F», раскладывается на силу «F», направленную по нормали к ребру и силу «F», направленную по касательной к ребру и стремящуюся сбросить частицу в подколпачную зону очистителя (фиг.2, 4).
τP
τP
τ
τP
τP
τP
Для сброса частиц с тарелки составляющая «F « должна быть больше силы трения частиц о поверхность тарелки и ребра. Таким образом, чем меньше углы «α» и «β», тем больше сбрасывающая сила «F». Однако, при этом ухудшается разделяющая способность тонкослойной конической вставки из-за увеличения пути осаждения частиц и ряда других причин, связанных с ухудшением гидродинамики межтарельчатых потоков жидкости. Углы «α» и «β» образованы общим вектором «F» (фиг.1, 2, 4) и векторами «F» (угол «α») и «F» (угол «β») и находятся в разных плоскостях. Вектор «F» является также проекцией вектора «F», с которым образует угол «γ» (фиг.4), величина которого определяется углами «α» и «β». Таким образом, сбрасывающая частицу «m» сила «F», физически зависящая от совокупности углов «α» и «β», математически определяется формулой:
Из (2) и (3) получаем:
, откуда
.
Кроме того, при значениях угла «γ» 48°-57° эксперименты показали, что конструкция ребер с сечением равнобедренной трапеции и углом наклона «ψ», равным 100°-120°, обеспечивает лучший результат сбрасывания осажденных загрязнений.