ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ОЧИСТИТЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к разделению суспензий в поле центробежных сил очистителями с периодической выгрузкой осадка и может быть использовано при очистке жидкостей от механических загрязнений.
Одним из факторов, влияющих на эффективность работы центробежного очистителя является накопление в роторе очистителя осадка выделяемых из жидкости загрязнений. При достижении осадком некоторого критического количества резко снижается качество очистки жидкостей вследствие уменьшения живого сечения ротора и уноса уже осевших частиц потоком жидкости. Дальнейшее накопление осадка приводит к заиливанию зазоров тонкослойных вставок ротора, усложнению разборки и очистки ротора очистителей с ручной выгрузкой осадка или отказам систем очистителя с автоматизированной выгрузкой. Поэтому при эксплуатации важное значение имеет информация как о текущем количестве осадка в роторе для оценки допустимого времени работы очистителя, так и о достижении критического количества осадка с целью остановки очистителя или подачи сигнала автоматизированной системе для его выгрузки.
Известен центробежный очиститель жидкости по свидетельству на полезную модель №14857, кл. В04В 15/00 от 30.08.1999 г., опубл. 10.09.2000 Бюл. №25, содержащий неподвижную вертикальную ось, напорный диск, магистраль подвода очищаемой жидкости и магистраль отвода очищенной жидкости, сообщенную с датчиком давления, установленный на оси ротор, включающий герметичный колпак, крыльчатку, соединенную с приводом, и тарельчатую вставку, в нижней части которой установлена тарелка-сигнализатор с кольцевым зазором между внутренней поверхностью колпака и наружным диаметром тарелки-сигнализатора. При накоплении на внутренней поверхности колпака критического количества осадка происходит перекрытие указанного кольцевого зазора, вследствие чего падает давление жидкости в магистрали отвода очищенной жидкости, и датчик давления отключает привод центробежного очистителя.
Недостатки известного очистителя следующие:
1. Данный тип сигнализатора не позволяет оценивать в процессе работы очистителя текущее, менее критического, количество осадка;
2. В процессе перекрытия кольцевого зазора возможно неравномерное вымывание по его окружности частиц загрязнений, имеющих малый размер и плотность, с образованием отдельных каналов для прохода жидкости, причем интенсивность вымывания повышается с увеличением вязкости очищаемой жидкости и производительности очистителя. В этом случае, несмотря на достижение осадком критического количества и его дальнейший рост, полного перекрытия зазора не происходит, жидкость продолжает поступать во вставку по образованным отдельным каналам и датчик давления в магистрали отвода не срабатывает до полного заиливания межтарельчатых зазоров вставки;
3. Тарелка-сигнализатор может быть применена только в очистителях, ротор которых содержит тонкослойную тарельчатую вставку, и не может быть использована в очистителях с роторами вставок других типов (например, трубчатых или спиральных), в которых жидкость в процессе очистки проходит по всему перпендикулярному оси живому сечению ротора.
Известен центробежный очиститель по а.с. СССР №1554982, кл. В04В 13/00 от 18.05.87 г., опубл. 07.04.90, Бюл. №13 (принят за прототип), содержащий закрепленную в корпусе вертикальную полую ось и установленный на оси ротор с гидроприводом. Очиститель снабжен устройством определения толщины (или, при известной плотности, количества) осадка в роторе, содержащим пустотелый, заполненный очищаемой жидкостью, цилиндрический патрон, ось которого ориентирована перпендикулярно оси ротора, и закрепленного на внутренней вертикальной стенке ротора, а также закрепленные на корпусе датчик вибрации (амплитуды) и датчик определения угловой скорости ротора, связанные соответственно с виброметром и частотомером.
При работе очистителя на вертикальной стенке ротора нарастает слой осадка, кроме области, занятой патроном, что вызывает дисбаланс ротора и вибрацию корпуса, уровень которой возрастает по мере накопления осадка в роторе и непрерывно фиксируется виброметром. По эмпирической формуле, связывающей значения амплитуды вибрации корпуса при отсутствии и наличии в роторе осадка, а также угловой скорости ротора, используя экспериментальный коэффициент пропорциональности для каждого конкретного образца очистителя, определяется толщина осадка в роторе для каждого фиксированного момента времени работы очистителя. Очевидно, что для очистителей с постоянной частотой вращения ротора датчика определения угловой скорости и частотомера не требуется.
Рассмотренный очиститель имеет следующие недостатки:
1. Использование приборов визуального контроля (виброметра и частотомера) требует непрерывного внимания обслуживающего персонала для определения момента достижения осадком критической толщины;
2. Применение пустотелого герметичного патрона, крепящегося к вертикальной стенке ротора, увеличивает сложность изготовления очистителя и не позволяет использовать устройство определения толщины осадка в очистителях, ротор которых снабжен тонкослойными вставками (тарельчатыми, спиральными и др.);
3. Поскольку на практике толщина осадка загрязнений на вертикальной стенке не всегда одинакова по высоте ротора (при остановках ротора осадок реальных загрязнений может сползать вниз и при повторных пусках очистителя его толщина в нижней части ротора может быть в несколько раз больше толщины в верхней части), погрешность предлагаемого устройства определения толщины осадка будет зависеть от высоты крепления патрона над днищем ротора и может достигать значительной величины;
4. Крепление датчика вибрации на корпусе очистителя вносит помехи в его показания вследствие вибрации самого корпуса, что не позволяет использовать датчик для регистрации изменений вибрации ротора при накоплении в нем осадка. Введение в конструкцию ротора дополнительного элемента (патрона), искусственно увеличивающего дисбаланс ротора, может привести к увеличению шума и вибрации при работе очистителя или потребовать дополнительных мер по их устранению.
Указанные недостатки устранены в предлагаемой полезной модели.
Технический эффект - обеспечение непрерывного контроля количества осадка в роторе очистителя и своевременного автоматического отключения привода очистителя при достижении осадком критического количества или при нарушениях в эксплуатации очистителя, приводящих к превышению допустимого уровня вибрации (в случаях ослабления крепления узлов и деталей, неправильной сборки центрифуги и проч.).
Указанный технический эффект достигается тем, что в центробежном очистителе жидкостей, включающем ротор, установленный на полой вертикальной оси, закрепленной на корпусе очистителя, привод вращения ротора и устройство для определения количества осадка в роторе, содержащее датчик вибрации, согласно полезной модели, устройство для определения количества осадка в роторе выполнено в виде микроконтроллера, электрически связанного с датчиком вибрации и приводом вращения ротора, при этом датчик вибрации жестко связан с полой вертикальной осью, которая связана с корпусом через упругую мембрану.
На фиг.1 представлен разрез главного вида центробежного очистителя, на фиг.2 представлен разрез А-А.
Центробежный очиститель жидкости содержит ротор 1, установленный в подшипниках 2 и 3 на неподвижной полой вертикальной оси 4, имеющей фланец 5 с штуцерами 6 и 7, к которым подключены гибкие магистрали для подвода и отвода жидкости. В верхней части оси 4 установлен напорный диск 8, а в нижней части, на фланце 5 - торцевое уплотнение 9. Фланец 5 через упругую резиновую мембрану 10 прикреплен с помощью кольца 11 к нижней части корпуса 12, представляющей собой герметичную емкость. На фланце 5 закреплен датчик вибрации (амплитуды или виброускорения, являющихся взаимосвязанными параметрами вибрации) 13, связанный электрически с микроконтроллером 14, который в свою очередь электрически связан с электродвигателем 15, приводящим во вращение ротор 1 посредством ременной передачи 16. Связанные электрически микроконтроллер 14, датчик вибрации 13 и электродвигатель 15 составляют устройство для определения количества осадка в роторе, а электродвигатель 15 и ременная передача 16 составляют привод вращения ротора (отдельной позиции устройство и привод в описании и на чертеже не имеют). Ротор 1 включает в себя тонкослойную вставку 17, колпак 18, коническую обечайку 19 со шкивом 20 и крыльчаткой 21, связанную через ременную передачу 16 с электродвигателем 15. Центробежный очиститель работает следующим образом.
При включении привода начинает вращаться ротор 1. Очищаемая жидкость через штуцер 6 поступает в ротор, раскручивается крыльчаткой 21, проходит через тонкослойную вставку 17 и с помощью напорного диска 8 через полую ось 4 и штуцер 7 выводится из очистителя (путь жидкости указан стрелками). Под действием центробежного поля частицы загрязнений оседают в тонкослойной вставке 17 и сбрасываются на внутреннюю поверхность колпака 18, образуя осадок (на рисунке показан штриховкой точками). Вращающаяся и неподвижная части очистителя герметизируются торцевым уплотнением 9. При остановке ротора малоадгезионный осадок сползает вниз по конической обечайке 19 и через отверстия во фланце 5 и корпусе 12 попадает в герметичную емкость, откуда периодически удаляется, увеличивая тем самым интервал работы очистителя без разборки ротора (путь сползающего осадка указан волнистыми стрелками). Осадок с большой адгезией не сползает и удаляется после остановки ротора путем съема колпака и очистки его внутренней поверхности.
В процессе очистки жидкости накопление осадка на внутренней поверхности колпака 9 приводит к увеличению вибрации ротора 1 и, как следствие, увеличению вибрации оси 4 и ее фланца 5 с датчиком вибрации 13. Сигнал от датчика 13 поступает в микроконтроллер 14, табло которого в каждый момент времени показывает количество осадка, соответствующее величине вибрации ротора при заданной плотности осадка (определяется при конкретных условиях работы очистителя).
В памяти микроконтроллера 14 заложена предельная величина количества осадка, соответствующая критическому количеству осадка в роторе. При достижении показаний микроконтроллера этой величины, как за счет накопления осадка в роторе, так и вследствие других причин, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации очистителя (в случаях ослабления крепления узлов и деталей, неправильной сборки центрифуги и проч., что вызывает дополнительную вибрацию, которую регистрирует датчик 13), от микроконтроллера поступает команда на выключение электродвигателя 5.
Такая конструкция центробежного очистителя позволяет непрерывно контролировать количество осадка в роторе и автоматически выключить привод, не допустив запредельного накопления осадка в роторе и ухудшения качества очистки независимо от вязкости жидкости, производительности очистителя, а также размеров и плотности частиц загрязнений. Автоматическое выключение привода предотвратит также очиститель от возможной поломки и разрушения при нарушениях в эксплуатации очистителя, приводящих к превышению допустимого уровня вибрации.
Предлагаемое устройство для определения количества осадка может быть использовано как в очистителях, ротор которых снабжен тонкослойными вставками (тарельчатыми, спиральными и др.), так и в очистителях без тонкослойных вставок. Кроме того, данное устройство не имеет погрешности показаний, связанных с изменением формы осадка при работе очистителя.
Жесткая связь датчика с осью и крепление оси с корпусом через упругую резиновую мембрану позволяют регистрировать вибрации, возникающие непосредственно при накоплении осадка в роторе, что не требует доработки конструкции ротора и мер по устранению дополнительных шумов и вибрации очистителя, возникающих при использовании устройств контроля количества осадка с дополнительными элементами в роторе.