УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ
WATER TREATMENT DEVICE

Изобретение относится к устройствам очистки жидких сред от более плотной дисперсной фазы и может быть использовано в машиностроении в системах очистки масла, нефти и тяжелого топлива транспортных двигателей внутреннего сгорания.
Известен центробежный маслоочиститель (SU 1321853 А1, МПК F01M 11/03, 1/10 1985 [1]), содержащий корпус, крышку и ротор, установленный в корпусе на подшипниках и снабженный в нижней части соплами. Ротор снабжен электроприводом, выполненным в виде электродвигателя с редуктором и размещенным на крышке.
Недостатком этого центробежного маслоочистителя является низкая эффективность процесса очистки масла, механические потери в редукторе, большая масса и габариты, высокая стоимость изготовления, а также меньший срок службы маслоочистителя и увеличенный расход электроэнергии [1].
Известен центробежный насос по патенту №2339848 (МПК F04D 7/04, F04D 29/047, F04D 29/70, 2008 [2]), предназначенный для перекачивания жидкости с абразивными включениями, например нефти, и имеющий гидростатические подшипники (ГП), смазываемые перекачиваемой жидкостью. Центробежный насос содержит корпус с выходным патрубком (ВП), вал с рабочими колесами, который установлен в опорных узлах. Опорные узлы включают ГП, рабочие полости которых соединены с ВП центробежного насоса через устройство для очистки жидкости. Устройство установлено в верхней части ВП, соединено с ним через ряд отверстий и состоит из корпуса с крышкой. Внутренний объем корпуса разделен перегородкой на входную полость и накопительную камеру (НК). Входная полость соединена с нижней стороны с полостью насоса через отверстия в ВП и с НК через зазор между перегородкой и крышкой. НК в верхней части имеет отверстия, через которые она гидравлически сообщена с ГП и имеет установленные у отверстий дефлекторы. Дефлекторы соединены с оболочкой над отверстиями и по бокам отверстий. Нижняя кромка дефлекторов расположена ниже уровня отверстий и перегородки. Изобретение направлено на повышение надежности работы и ресурса ГП насоса за счет предотвращения попадания в ГП посторонних частиц [2].
Недостатком известного устройства являются повышенное гидравлическое сопротивление, низкая производительность, так как очистка происходит за счет гравитационных сил, малая пропускная способность.
Известен электроцентробежный очиститель жидкости по патенту №2268769 (МПК B01D 17/038, F01M 11/03, 2006 [3]), содержащий корпус с неподвижной пустотелой осью, на которую надет ротор с подшипниками, имеющий сопла. В очиститель встроен торцевой электродвигатель, состоящий из статора с осевым подшипником, который установлен на конец неподвижной оси очистителя и закреплен на защитной обечайке, соединяющейся с корпусом, а также из дискового ротора, закрепленного на торце ротора очистителя. Статор и ротор электродвигателя разделены гидрофобной защитной перегородкой и осевым зазором. Однако известный очиститель не обеспечивает высокую степень очистки жидкости.
Заявляемое устройство не содержит фильтрующих элементов и обладает минимально возможным гидравлическим сопротивлением и потерями мощности при сохранении необходимой степени очистки.
Для перекачки жидкостей широко используются центробежные насосы различной конструкции.
Известен аксиальный центробежный двигатель-насос по патенту №2284426 (МПК B01D 17/00, 2007 [4]), предназначенный для перекачки жидкостей. Известный центробежный двигатель-насос содержит выходное устройство-улитку и выходной патрубок. Однако в конструкции известного устройства не предусмотрена возможность отделения твердых примесей от жидкости.
Для повышения степени очистки жидкостей применяют также различные отстойники, как, например, в установке для разделения несмешивающихся жидкостей по патенту №2253500 [5]. Однако такие устройства обладают очень низкой производительностью.
Известно устройство очистки жидкости от примесей по патенту №2225741 (2004.03.20) [6], принятое в качестве прототипа. Согласно изобретению осуществляют подачу в отстойную емкость жидкости, отделение под воздействием объемных (гравитационной и архимедовой) сил частиц примесей, отвод очищенной жидкости и примесей.
Подаваемую в емкость жидкость распределяют через сепараторы, представляющие собой пакеты элементов с каналами, суммарная площадь проходного сечения которых больше площади проходного сечения емкости. Процесс распределения жидкости в емкости через пакеты элементов совмещают с удалением частиц примесей путем перераспределения частиц примесей в объеме сепараторов к зоне вывода из емкости примесей.
Устройство для удаления из жидкости частиц примесей включает отстойную емкость 1, патрубки ввода жидкости 2, вывода примесей 3 и очищенной жидкости 4, сепараторы 5 из элементов 6, представляющих собой волнообразную тарелку. Верхняя часть сепараторов 5 соединяется перфорированными трубами 7 с распределителем 8 с вложенными в сепараторы 5 патрубками 9. Сепараторы 5, представляющие собой пакет тарелок 6, служат для распределения поступающей в емкость 1 жидкости в объеме этой емкости и перераспределения частиц примесей в зону отвода примесей и вывода очищенной жидкости.
Недостаток - большая масса и габариты устройства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности и надежности устройства для очистки жидкости, повышение производительности очистки и снижение энергозатрат за счет уменьшения гидравлического сопротивления.
Сущность заявляемого устройства для очистки жидкости заключается в том, что устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками. При этом в корпусе выполнен спиралеобразный проточный канал с постоянным значением площади круглого поперечного сечения, оконечная часть которого выведена в выходной патрубок. При этом по внешней образующей проточного канала выполнена щель для отвода примесей, соединенная по всей длине с каналом отвода примесей.
Канал отвода примесей соединен с внешним приемником предпочтительно через регулирующее устройство.
Ниже приведены графические материалы, поясняющие заявляемое устройство для очистки жидкости.
На фиг.1 изображен вид заявляемого устройства для очистки жидкости в разрезе по оси выходного канала, на фиг.2 - вид устройства в разрезе А-А фиг.1, на фиг.3 - вид Б фиг.2 (увеличено) фрагмента устройства.
Устройство для очистки жидкости содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 4 патрубками (фиг.1, 2). Внутри корпуса выполнен спиралеобразный проточный канал 3 с постоянным значением площади поперечного сечения, соединяющий входной 2 и выходной 4 патрубки. Проточный канал 3 выведен в выходной патрубок 4 по касательной.
Для отвода отделяемых примесей по внешней образующей проточного канала 3 устройства выполнена щель 5, соединенная с каналом отвода примесей 6, через который отделяемые примеси выводятся во внешний приемник (не показан) (фиг.3). Размер щели определен максимальным размером твердых частиц примесей, которые устройство для очистки жидкостей должно быть способно отводить. Канал 6 отвода примесей соединен с внешним приемником через регулирующее устройство 7, выполненное с возможностью изменения площади поперечного сечения канала 6 в месте его установки. Регулирующее устройство 7 позволяет изменять скорость истечения потока отделенной жидкости и механических частиц из канала 6 отвода примесей во внешний приемник, чем регулируется степень и качество очистки.
Устройство для очистки жидкости работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается во входной патрубок 2 и далее поступает в спиралеобразный проточный канал 3. Поскольку проточный канал 3 имеет криволинейную форму, на жидкость и взвешенные в ней частицы примеси действуют центробежные силы.
Под действием этих сил происходит распределение по плотности частиц жидкости и примесей в поперечном сечении канала 3. При этом частицы механических примесей и примесей жидкости, имеющие плотность больше плотности основного потока, прижимаются к внешней стороне спиралеобразного проточного канала 3. Такие частицы примесей, достигнув стенки канала 3 с внешней стороны спирали и продолжая свое движение вдоль канала 3, через щель 5 попадают в канал 6 отвода примесей. Двигаясь вдоль канала 6, частицы примесей отводятся во внешний приемник через регулирующее устройство 7. Изменением площади поперечного сечения в месте установки регулирующего устройства 7 достигается изменение пропускной способности канала 6, что приводит к изменению количества частиц примеси, отводящихся из устройства очистки, и, следовательно - к изменению степени очистки.
Очищенная жидкость попадает в выходной патрубок 4, откуда выводится из устройства для очистки жидкости.
Относительно большая длина проточного канала 3 и большие центробежные силы, действующие на жидкость, обеспечивают хорошую степень очистки. В то же время поперечное сечение проточного канала 3 неизменно по всей его длине, за счет чего устройство имеет существенно меньшее гидравлическое сопротивление, чем прототип, и существенно большую степень очистки, так как для отделения частиц используются центробежные силы.
В заявляемом изобретении заявляемый технический результат "повышение эффективности и надежности устройства для очистки жидкости, повышение производительности очистки и снижение энергозатрат за счет уменьшения гидравлического сопротивления" достигается за счет того, что устройство для очистки жидкости содержит корпус с входным и выходным патрубками, спиралеобразный проточный канал с постоянным значением площади круглого поперечного сечения, оконечная часть которого выведена в выходной патрубок. При этом по внешней образующей проточного канала выполнена щель для отвода примесей, соединенная по всей длине с каналом отвода примесей. Выполнение проточного канала в виде спирали обеспечивает большие центробежные силы, большую длину проточного канала и высокую степень очистки.
Спиралеобразный проточный канал имеет по всей длине постоянное поперечное сечение, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление и обеспечить высокую производительность устройства.
Заявляемое устройство не содержит движущихся частей, уплотнительных элементов и полностью герметично. Это обеспечивает высокую надежность устройства в эксплуатации.
Все указанные преимущества заявляемого устройства очистки жидкости позволяют увеличить срок его службы.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР №1321853 от 17.04.1985.
2. Патент на изобретение №2339848 ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС. Дата публикации 2008.11.27.
3. Патент на изобретение №2268769 Электроцентробежный очиститель жидкости. Дата публикации 2006.01.27.
4. Патент на изобретение №2284426 Аксиальный центробежный двигатель-насос. Дата публикации 2003.10.27.
5. Патент на изобретение №2253500 Установка для разделения несмешивающихся жидкостей. Дата публикации 10.06.2005.
6. Патент на изобретение №2225741. СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ИЗ ЖИДКОСТИ ЧАСТИЦ ПРИМЕСЕЙ. Дата публикации 2004.03.20 - прототип.