СЕПАРАТОР ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ
CENTRIFUGAL FLUID SEPARATOR

Область техники
Заявляемое изобретение относится к области разделения жидкостей, а именно к устройствам для очистки жидкости от примесей более тяжелых жидкостей и твердых частиц. Заявляемый сепаратор преимущественно предназначен для очистки авиационного топлива от воды и взвешенных тяжелых частиц на этапе его подготовки к заправке в самолеты.
Предшествующий уровень техники
Известен сепаратор для отделения легкой жидкости, включающий корпус с подводом смеси легкой и тяжелой жидкости, не менее чем одну отделительную камеру, расположенную за подводом смеси, установленный за отделительной камерой выпускной патрубок для тяжелой жидкости, перед которым установлена переливная стенка, выпускной патрубок для легкой жидкости, погружную трубу, соединяющую отделительную камеру и уравнительную камеру, и выпускную трубу для легкой жидкости, проходящую от уравнительной камеры вверх, а также коллектор для легкой жидкости, с которым соединен выпускной патрубок для легкой жидкости, при этом верхняя кромка погружной трубы расположена ниже переливной стенки, отличающийся тем, что в стенке выпускного патрубка для тяжелой жидкости выполнено отверстие, соединяющее уравнительную камеру с выпускным патрубком для тяжелой жидкости и расположенное по высоте между основанием выпускного патрубка для тяжелой жидкости и верхней кромкой погружной трубы (патент РФ №2098164, МПК B01D 17/00, 1997 [1]).
Недостатком аналога является его конструкция, обеспечивающая отстаивание жидкостей для осуществления процесса разделения. Использование силы гравитации для процесса разделения приводит к значительному росту времени, необходимого для разделения жидкостей.
Раскрытие изобретения
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности разделения жидкостей.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является снижение времени разделения единицы объема, уменьшение габаритов.
Сущность изобретения состоит в том, что сепаратор очистки жидкости центробежный содержит корпус с входными отверстиями, выходным фланцем и отводным патрубком, при этом во внутренней цилиндрической полости корпуса с возможностью вращения размещен ротор, представляющий собой жестко соосно закрепленные друг к другу внутреннюю и наружную трубы, между которыми образован проходной канал, при этом наружная труба снабжена отверстиями, а между наружной трубой и корпусом образован герметичный зазор для отвода примесей.
Ротор желательно снабжать крыльчаткой, размещенной соосно внутренней и наружной трубам. Крыльчатку при этом целесообразно жестко закреплять к внутренней трубе, а наружную трубу закреплять на посадочной поверхности крыльчатки, выполненной по ее лопаткам. С другого торца трубы надлежит соединять проходной втулкой.
Ротор предпочтительно установлен в корпусе на подшипниках, при этом корпус с одного торца снабжен съемной крышкой.
Зазор для отвода примесей может быть уплотнен сальниками.
Входные отверстия допустимо размещать с одного торца корпуса, а выходной фланец - с противоположного торца корпуса.
Краткое описание чертежа
На чертеже показана схема сепаратора, продольный разрез.
Лучший вариант осуществления изобретения
Сепаратор очистки жидкости центробежный (чертеж) содержит корпус (1) с входными отверстиями (2), выходным фланцем (3), отводным патрубком (4) и крышкой (5). Большая часть корпуса (1), начиная от входных отверстий (2), имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность. У выходного фланца (3) корпус (1) содержит расширяющуюся конусообразную часть.
Внутри корпуса (1) на подшипниках (6) установлен ротор (не обозначено). Ротор содержит соосно установленные внутреннюю (7) и наружную (8) трубы, между которыми образован проходной канал (9). Со стороны входных отверстий (2) трубы (7, 8) соединены между собой проходной втулкой (10). С противоположной стороны на внутренней трубе (7) жестко закреплена крыльчатка (11). Наружная труба (8) с этой стороны закреплена на посадочной поверхности крыльчатки (11), выполненной по лопаткам крыльчатки (11).
Решение технической задачи заявленного изобретения основано на применении центробежных сил для разделения жидкостей. В сочетании с небольшой толщиной слоя разделения и обеспечением ламинарного потока разделяемой жидкости это приводит к достижению заявленного технического результата. При этом небольшая толщина слоя разделения жидкости достигается за счет близости диаметров внутренней (7) и наружной (8) труб. Обеспечение ламинарного режима движения разделяемой жидкости достигается за счет того, что диаметр труб (7, 8) выбирается гораздо большим по сравнению с расстоянием между трубами (7, 8), то есть с шириной проходного канала (9), а длина труб (7, 8) выбирается гораздо большей по сравнению с их диаметром. Экспериментальным путем установлено, что оптимальным является соотношение, при котором длина труб (7, 8) в 4-8 раз превышает диаметр внутренней трубы (7). При меньшей длине труб (7, 8) преобладает турбулентное движение разделяемой жидкости, а при большей длине существенно увеличиваются вибрации ротора, что приводит к быстрому выходу из строя подшипниковых узлов.
Ротор установлен в корпусе (1) так, что между наружной трубой (8) и внутренней поверхностью корпуса (1) образован зазор для отвода примесей (12). Этот зазор (12) с двух сторон уплотнен сальниками (13). При этом наружная труба (8) снабжена отверстиями (16) для отвода примесей из области проходного канала (9) в область зазора для отвода примесей (12). Отводной патрубок (4) установлен в корпусе (1) в области зазора (12) и предназначен для вывода примесей из области зазора (12) за пределы корпуса (1).
Со стороны входных отверстий (2) ротор установлен на подшипнике (6) между корпусом (1) и внутренней поверхностью внутренней трубы (7). Для удержания подшипника (6) на этой поверхности выполнена проточка.
Со стороны крыльчатки (11) ротор установлен на подшипнике (6) между проточкой крыльчатки (11) и крышкой (5). Приводной вал (14) ротора уплотнен сальником (15).
Описание работы
Для использования заявляемого сепаратора входные отверстия (2) соединяют с трубопроводом подачи загрязненной жидкости, выходной фланец (3) соединяют с трубопроводом очищенной жидкости. Затем приводят ротор во вращение.
Создаваемая крыльчаткой (11) разность давлений приводит к тому, что загрязненная жидкость попадает в проходной канал (9). Крыльчатка (11) выполняет при этом функцию насоса. Проходя по каналу (9) жидкость, увлекаемая внутренней (7) и наружной (8) трубами ротора, закручивается и движется по спирали вокруг неподвижной оси корпуса (1). Относительно большая длина проходного канала (9) обеспечивает установление ламинарного потока в этом канале (9). При этом на частицы жидкости в канале (9) действуют центробежные силы, способствующие их распределению по плотности вдоль радиуса канала (9). При этом ближе к внутренней трубе (7) располагаются частицы с меньшей плотностью, а ближе к наружной трубе (8) - частицы с большей плотностью.
Более тяжелые (плотные) частицы через отверстия (16) в наружной трубе (8) отводятся в зазор для отвода примесей (12), откуда они через отводной патрубок (4) выводятся за пределы сепаратора.
Очищенная более легкая (менее плотная) жидкость, проходя через лопатки крыльчатки (11), попадает в выходной фланец (3) и выводится из сепаратора.
В заявляемом сепараторе заявляемый технический результат: «снижение времени разделения единицы объема, уменьшение габаритов» достигается за счет того, что сепаратор очистки жидкости центробежный содержит корпус с входными отверстиями, выходным фланцем и отводным патрубком. При этом во внутренней цилиндрической полости корпуса с возможностью вращения размещен ротор, представляющий собой жестко соосно закрепленные друг к другу внутреннюю и наружную трубы, между которыми образован проходной канал. При этом наружная труба снабжена отверстиями, а между наружной трубой и корпусом образован герметичный зазор для отвода примесей.
Промышленная применимость
Авторами изобретения изготовлен опытный образец заявленного сепаратора, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый сепаратор очистки жидкости центробежный реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в добывающей промышленности для очистки и перекачки жидкостей, в системах очистки ГСМ.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2098164, МПК B01D 17/00, 1997.