ЦЕНТРИФУГА
CENTRIFUGE

Изобретение относится к оборудованию для разделения смеси жидкостей в поле действия центробежных сил, в частности к центрифугам для очистки масла.
Известен маслоочиститель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения на полой оси. См. патент РФ №2140824, публ. 10.11.1999 г. Внутри маслоочистителя расположены диски с отверстиями в центральной зоне для перетока масла с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру ротора. Между дисками в роторе соосно установлены оребренные с двух сторон проставки, наружный диаметр которых меньше внутреннего диаметра ротора. Криволинейной формы ребра проставок образуют с дисками каналы, направляющие поток масла с частицами загрязнителей в сторону вращения ротора. Такая конструкция ротора маслоочистителя позволяет направлять поток масла, содержащий частицы загрязнителей, по петлеобразной траектории, многократно проходящей в периферийной части ротора, где действуют наибольшие центробежные силы.
Отклонение потока масла с помощью оребренных проставок по направлению вращения ротора и изменение направления вектора относительно скорости обуславливает направление сил инерции Кориолиса от центра ротора к его периферии. Совместное действие центробежных сил и сил инерции Кориолиса на частицы загрязнителей, обладающих большей плотностью, способствует их интенсивному выделению и осаждению на стенки ротора, что обеспечивает повышение степени очистки моторного масла.
К недостаткам известного маслоочистителя можно отнести его достаточно сложную конструкцию, а также сложную очистку корпуса маслоочистителя при осаждении на нем грязной составляющей, скрепляющей диски с отверстиями для перетока масла с корпусом.
Известна более близкая по технической сущности центрифуга - прототип, содержащая корпус с каналами для подвода и отвода масла, полую ось и установленный на ней ротор, имеющий внутренний гидропривод. См. патент РФ №2127638, публ. 20.03.1999 г. Ротор снабжен внешними разгонными соплами с каналами для подвода в них масла и устройством их отключения при достижении рабочего режима, состоящим из подпружиненных шаровых клапанов. Последние расположены радиально относительно оси ротора с возможностью перемещения под действием центробежных сил для перекрывания каналов подвода масла в сопла.
К недостаткам центрифуги-прототипа можно отнести недостаточно эффективную очистку масла, связанную с движением (проскальзыванием) масла во время работы относительно внутренней поверхности корпуса ротора, а также переменную скорость вращения ротора во время закрывания и открывания шаровых клапанов, которые во время их периодического перемещения может заклинить или неплотно закрыть, попавший между шаровым клапаном и его корпусом даже небольшой фрагмент загрязнения.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности повышение эффективности очистки масла, в том числи больших объемов масла, от загрязнений, упрощение конструкции, улучшение ремонтопригодности.
Поставленная задача достигается совокупностью использования известных признаков, включающих корпус с каналами подвода и отвода масла, полую ось с отверстиями для подачи масла в полость ротора и установленный на ней с возможностью вращения ротор с гидроприводом и соплами, при этом гидропривод выполнен в виде, по меньшей мере, двух симметрично смонтированных и равномерно распределенных по периметру окружности основания ротора сопел, направленных в противоположную от вращения ротора сторону и связанных с полостью ротора при помощи, по меньшей мере, двух смонтированных под углом 1,0-30° к вертикально расположенной полой оси подводящих каналов, при этом полость ротора снабжена механизмом направленного движения потока масла жестко связанного с ротором.
Механизм направленного движения потока масла выполнен, по меньшей мере, в виде двух радиально смонтированных и равномерно распределенных на основании ротора пластин.
Верхний торец наклонных подводящих каналов выполнен на расстоянии 0,05-0,35 диаметра ротора от наружной поверхности его полой оси.
Высота наклонных подводящих каналов выполнена равной 0,6-0,9 высоты полости ротора.
По периметру внутренней поверхности ротора выполнено, по меньшей мере, два вертикально или наклонно расположенных и равномерно распределенных по периметру внутренней поверхности ребра, способствующие движению масла вместе с ротором.
Сопла выполнены сменными с различными или регулируемыми проходными сечениями для регулирования скорости вращения ротора.
Радиально направленные пластины механизма направленного движения потока масла, жестко связанные с ротором по ширине, выполнены 0,1-0,4 диаметра и по высоте 0,2-0,7 высоты внутренней полости ротора.
Новизной предложенного технического решения является выполнение гидропривода в виде, по меньшей мере, двух симметрично смонтированных и равномерно распределенных по периметру окружности основания ротора сопел, направленных в противоположную от вращения ротора сторону и связанных с полостью ротора при помощи, по меньшей мере, двух смонтированных под углом 1,0-30° к вертикально расположенной полой оси подводящих каналов, при этом полость ротора снабжена механизмом направленного движения потока масла жестко связанного с ротором.
Так, выполнение подводящих каналов наклонными позволяет осуществить ввод в них масла из центральной верхней части ротора, где отсутствуют загрязняющие масло частицы и которые при высокой скорости вращения ротора уже сместились к внутренней его стенке. При этом прохождение (выталкивание под создавшимся давлением) масла через сопла, расположенные в непосредственной близости к боковым стенкам ротора по периметру окружности (удаленным от центра) позволяет наиболее эффективно использовать его кинетическую энергию и направить ее на вращение ротора с заданной скоростью, что позволяет осуществить более эффективную очистку масла. Наклонное расположение подводящих каналов позволяет по ходу движения по ним масла за счет снижения сопротивления постепенно увеличивать его скорость.
Наличие механизма направленного движения потока масла, жестко связанного с ротором, позволяет привести во вращение весь объем масла, находящегося в полости ротора без его проскальзывания, в том числе и по внутренней поверхности ротора, снижая тем самым дополнительное перемешивание масла при его отбрасывании пластинами механизма к стенкам внутренней поверхности ротора.
Признаки выполнения механизма направленного движения потока масла, по меньшей мере, в виде двух радиально смонтированных и равномерно распределенных на основании ротора пластин, выполнение верхнего торца наклонных подводящих каналов на расстоянии 0,05-0,35 диаметра ротора от наружной поверхности его полой оси, выполнение размера наклонных подводящих каналов равным 0,6-0,9 высоты полости ротора, выполнение по периметру внутренней поверхности ротора, по меньшей мере, двух вертикально или наклонно расположенных и равномерно распределенных по периметру внутренней поверхности ребер, способствующих движению масла вместе с ротором, выполнение сопел сменными с различными или регулируемыми проходными сечениями для регулирования скорости вращения ротора, выполнение радиально направленных пластин механизма направленного движения потока масла жестко связанных с ротором по ширине 0,1-0,4 диаметра и по высоте 0,2-0,7 высоты внутренней полости ротора - являются признаками дополнительными, раскрывающими конкретное выполнение основных признаков и направлены на достижение поставленной изобретением задачи.
Так, признаки выполнения сопел сменными с различными проходными или регулируемыми сечениями, выполненными в виде лепестковой диафрагмы, позволяют изменять в случае необходимости скорость вращения ротора.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям предлагаемое техническое решение является новым, признаки существенными, промышленно выполнимыми, неочевидными и направленными на достижение поставленной изобретением задачи.
На фиг.1 схематично представлена предлагаемая центрифуга.
На фиг.2 - лепестковая диафрагма.
Центрифуга состоит из корпуса, выполненного из двух нижней 1 и верхней 2 частей, в полости которого на основании 3 нижней части 1 неподвижно смонтирована полая ось 4 с выходными отверстиями 5 и подающим масло из магистрали трубопроводом 6. В нижней 1 части корпуса выполнены отверстия 7 для слива очищенного масла в маслобак 8. Корпус при помощи резинового уплотнителя 9 закреплен на маслобаке 8. Ротор 10 смонтирован при помощи подшипников на полой оси 4 с возможностью вращения. В полости ротора наклонно установлены, по меньшей мере, два отводящих масло канала 11, связанные через отверстия 12 в основании 3 ротора с соплами 13, направленными в обратную от вращения ротора 10 сторону. На основании 3 ротора радиально закреплены пластины 14 механизма направленного движения потока масла. Пластины 14 выполнены по ширине равными 0,1-0,4 диаметра внутренней полости ротора и по высоте равными 0,2-0,7 высоты внутренней полости ротора. На внутренней поверхности ротора 10 выполнено, по меньшей мере, два ребра 15, снижающие проскальзывание масла по внутренней поверхности полости ротора. Лепестковая диафрагма состоит из пластинчатых лепестков 16 смонтированных друг над другом и резьбовой регулирующей втулки 17.
Предлагаемая центрифуга работает следующим образом.
2
Часть масла, взятого из напорной магистрали, под давлением в 3,0-4,0 кгс/см по трубопроводу 6 подается в полую ось 4, через отверстия 5 которой масло попадает в полость ротора 10. Поскольку масло в полость ротора 10 подается под давлением, полость быстро заполняется маслом и через верхние входные отверстия отводящих каналов 11 начинает подаваться к соплам 13. Масло, под давлением выходя их сопел 13, под действием реактивной силы начинает раскручивать ротор 10 до скорости в 3000-3500 об/мин. При этом загрязняющие частицы, находящееся в масле полости ротора, под давлением из магистрали и под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, смещаются к внутренней стенке полости ротора 10, где и оседают. Во время вращения ротора 10 радиально смонтированные пластины 14 механизма направленного движения потока масла дополнительно разгоняют масло в радиальном направлении к внутренней поверхности полости ротора 10, предотвращая его перемешивание и отбрасывая к внутренней поверхности наиболее тяжелые загрязняющие масло частицы по кратчайшему пути. Ребра 15, выполненные на внутренней поверхности ротора 10, предотвращают проскальзывание масла по внутренней поверхности ротора, обеспечивая тем самым лучшую очистку масла.
Предлагаемая центрифуга работает постоянно в течение 24 часов в сутки, обеспечивая очистку масла в маслосистеме. Объем масла, находящийся в маслосистеме, в течение 24 часов многократно, по меньшей мере, 18-24 раза проходит через центрифугу и очищается. При необходимости корректировки скорости вращения ротора 10 и соответственно качества очистки масла сопла 13 могут быть заменены на сопла с другим, большим или меньшим, проходным сечением или может быть установлена лепестковая диафрагма, лепестки 16 которой при вращении регулирующей втулки 17 уменьшают или увеличивают проходное сечение диафрагмы.
В настоящее время на предприятии на предлагаемую центрифугу разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец, который в настоящее время проходит производственные испытания.
Производственные испытания показали положительные результаты. Масло очищалось эффективно и не содержало посторонних примесей: соединений железа, кремния и кальция, растворенных в масле и неподдающихся очистке в существующих фильтрующих устройствах.