ПРИВОД ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА
ROTARY SEPARATOR DRIVE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центрифугированию, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен привод центробежного сепаратора, содержащий вертикальный вал с наконечником, имеющим винтовую нарезку и втулку, охватывающую наконечник (RU 2411085 C1, 11.06.2009). Основным недостатком известного привода является сложность конструкции. Кроме того, масло в подшипники подается по маслопроводу после его полного заполнения. В результате, в течение времени разгона ротора сепаратора до рабочего числа оборотов подшипники вертикального вала работают без смазки.
Известен также привод сепаратора (DE 3125832 от 01.07.1981 Westfalia), содержащий полый вертикальный вал с полым наконечником, нижний конец которого погружен в масляную ванну. При быстром вращении вала масло под действием гидростатического давления за счет сцепления с внутренней поверхностью полого наконечника вала подается по сверлению вертикального вала и через радиальное сверление поступает к верхнему подшипнику.
Недостатком данного привода является зависимость скорости подъема масла по вертикальному валу к верхнему подшипнику от скорости вращения и диаметра внутреннего отверстия вертикального вала. Чем меньше диаметр этого отверстия, тем быстрее масло доставляется к верхнему подшипнику. Таким образом, для обеспечения смазки подшипников в процессе разгона, необходимо производить сверление малого диаметра на большую глубину.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является привод центробежной машины, включающий корпус с полым вертикальным валом, снабженным полым наконечником, имеющим в нижней его части наружную винтовую нарезку, верхнюю и нижнюю опоры вертикального вала с подшипниками и втулкой, выполненной с винтовой нарезкой на внутренней поверхности и охватывающей с зазором наконечник (Деханов В.И. Экспериментальное исследование работы центробежного сепаратора-сгустителя с прямым приводом «Химическое и нефтяное машиностроение». -1979. - №3. - c.11-12. - ISSN 0023-1126).
Основным недостатком данного привода является то, что в процессе работы под действием центробежных сил, вызванных неравномерным распределением осадка по периферии ротора, наконечник с наружной винтовой нарезкой вместе с вертикальным валом совершает колебания относительно неподвижной втулки с внутренней винтовой нарезкой. В результате, периодическое изменение зазора между ними требует конструктивного его увеличения и, как следствие, ведет к снижению напора масла, подаваемого в верхний подшипник вертикального вала.
Задачей изобретения является увеличение надежности привода путем обеспечения подачи смазки в подшипники вертикального вала в начале процесса разгона ротора сепаратора.
Указанная задача решается тем, что привод центробежного сепаратора, включающий корпус с полым вертикальным валом, снабженным полым наконечником, имеющим в нижней его части наружную винтовую нарезку, верхнюю и нижнюю опоры вертикального вала с подшипниками и втулкой, выполненной с винтовой нарезкой на внутренней поверхности и охватывающей с зазором наконечник, согласно изобретению, отличается тем, что верхний и нижний подшипники вала и втулка смонтированы в едином корпусе, а полый наконечник в его нижней части имеет коническую внутреннюю поверхность и снабжен соосно расположенной трубкой, установленной внутри вала посредством дистанционных втулок, имеющих конусообразные накопительные полости для масла.
Таким образом, в процессе работы центробежного сепаратора при радиальных колебаниях ротора, вертикальный вал, наконечник, смонтированный в нижней его части и имеющий наружную винтовую нарезку, и охватывающая ее втулка с винтовой нарезкой на внутренней поверхности колеблются синхронно, сохраняя постоянным зазор между поверхностями с винтовыми нарезками. Такая конструкция позволяет значительно уменьшить вышеупомянутый зазор, что ведет к увеличению напора масла при его подаче в камеру для масла.
Кроме того, конструкция полого наконечника, снабженного трубкой и смонтированного в полости вертикального вала, позволяет выбрать оптимальный внутренний диаметр трубки, при котором масло будет поступать в верхний подшипник при минимальной частоте вращения ротора.
Установка же трубки в полость вертикального вала при помощи дистанционных втулок, имеющих конусообразные накопительные полости для масла, позволяет за счет центробежных сил подавать оставшееся после торможения масло из этих накопительных полостей в подшипники практически с начала процесса разгона ротора.
На фиг.1 схематично представлен привод центробежного сепаратора, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 - разрез B-B на фиг.1.
Привод содержит полый вертикальный вал 1, имеющий радиальные каналы 2 и 3, размещенный в нижней его части полый наконечник 4, имеющий на наружной поверхности винтовую нарезку 5, верхнюю и нижнюю опоры вертикального вала, включающие соответственно подшипники 6 и 7, смонтированные в корпусе 8, жестко связанном с кронштейном 9 с образованием единого корпуса, втулку 10, имеющую на внутренней поверхности винтовую нарезку 11, обратную винтовой нарезке полого наконечника, установленную в кронштейне 9 и охватывающую с зазором «δ» полый наконечник 4 с образованием камеры 12 для масла. Полый наконечник 4 снабжен трубкой 13, размещенной в полости вертикального вала 1 при помощи дистанционных втулок 14 и 15, имеющих конусообразные накопительные полости для масла 16 и 17 соответственно. Верхняя дистанционная втулка 14 на своей наружной цилиндрической поверхности имеет продольный паз 18, параллельный ее образующей.
Привод работает следующим образом. При вращении вертикального вала 1 как от высокочастотного электродвигателя, смонтированного непосредственно на валу, так и при помощи ременной или зубчатой передачи (на чертеже не показаны) масло из картера 19 при помощи винтовой нарезки 5 полого наконечника 4, вращающегося вместе с вертикальным валом 1, подается в камеру 12 для масла. Винтовые нарезки 5 и 11 полого наконечника 4 и втулки 10 образуют бесконтактное винтовое уплотнение, позволяющее создавать давление в камере 12 для масла. Максимальная величина этого давления обратно пропорциональна величине зазора «δ», прямо пропорциональна частоте вращения вертикального вала и определяется высотой столба масла в трубке 13. Далее после заполнения трубки масло под действием центробежных сил поступает в радиальный канал 2, попадает на верхний подшипник 6, затем в нижний подшипник 7 и возвращается в картер 19, смазывая при этом все элементы привода, требующие смазки.
Избыточное количество масла из конусообразной накопительной полости 16 дистанционной втулки 14 по продольному пазу 18 поступает в конусообразную накопительную полость 17 дистанционной втулки 15 и, заполняя ее, выбрасывается по радиальному каналу 3 в нижний подшипник 7 и затем в картер 19.
После выключения сепаратора либо за счет действия сил сопротивления, либо сил трения тормозного устройства частота вращения ротора и вертикального вала 1 плавно уменьшается и, следовательно, подача масла в верхний подшипник 6 прекращается. Однако часть масла, которая не может быть выброшена через радиальные каналы 2 и 3, остается в конусообразных накопительных полостях 16 и 17 дистанционных втулок 14 и 15 соответственно.
В результате, при следующем пуске сепаратора уже при малой частоте вращения вертикального вала 1, когда трубка 13 еще не заполнена, масло, находящееся в накопительных полостях 16 и 17 дистанционных втулок 14 и 15, выбрасывается под действием центробежных сил по радиальным каналам 2 и 3 в подшипники 6 и 7, обеспечивая их смазку в начале процесса разгона ротора.
Использование разработанного привода в центробежных сепараторах позволяет обеспечить смазку подшипников вертикального вала с самого начала процесса разгона ротора, что приведет к увеличению надежности привода сепаратора и сделает его конструкцию более технологичной.