RU2033860C1 - Liquid-cleaning centrifuge - Google Patents

Liquid-cleaning centrifuge Download PDF

Info

Publication number
RU2033860C1
RU2033860C1 SU5012536A RU2033860C1 RU 2033860 C1 RU2033860 C1 RU 2033860C1 SU 5012536 A SU5012536 A SU 5012536A RU 2033860 C1 RU2033860 C1 RU 2033860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
chamber
centrifuge
hollow
liquid
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Ходаков
Original Assignee
Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства filed Critical Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства
Priority to SU5012536 priority Critical patent/RU2033860C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2033860C1 publication Critical patent/RU2033860C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

FIELD: cleaning of liquids. SUBSTANCE: centrifuge comprises cylindrical casing 1 divided by supporting partition 10 into two compartments. One compartment accommodates rotor with column 7 installed on hollow half-axles 4 and 5 while the other compartment accommodates accelerating chamber of hydraulic drive. Accelerating chamber 8 has collector 19 for deposits of mechanical impurities, is provided with mechanical rotation drive 14 and is divided by disc 15 into two sections intercommunicating along periphery through a circular slot. Installed radially in one section of accelerating chamber are vertical blades 18 for uniform distribution and acceleration of liquid discharged to the chamber periphery. The second section of the chamber is hollow and accommodates the lower part of blade turbine 9 of centrifuge hydraulic drive. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к центрифугам, предназначенным для очистки жидкости, например масла в двигателях внутреннего сгорания, в централизованных системах смазки обкаточных цехов, в регенерационных установках; рабочих жидкостей в гидросистемах машин; топлива и др. The invention relates to centrifuges designed to purify a liquid, for example, oil in internal combustion engines, in centralized lubrication systems of the break-in workshops, in regeneration plants; working fluids in hydraulic systems of machines; fuel, etc.

Известна, например, центрифуга с гидроприводом [1] включающим гидродинамическую передачу, в корпусе которого на параллельных валах установлены насосное и турбинное колеса с лопатками. В таком приводе для повышения его энергоемкости в корпусе передачи установлено дополнительное колесо, которое снабжено индивидуальным приводом. Такой привод центрифуги отличается конструктивной сложностью и наличием двух независимых индивидуальных приводов насосного и дополнительного колес. Known, for example, a centrifuge with a hydraulic actuator [1] including a hydrodynamic transmission, in the casing of which pump and turbine wheels with blades are installed on parallel shafts. In such a drive, to increase its energy intensity, an additional wheel is installed in the transmission housing, which is equipped with an individual drive. Such a centrifuge drive is characterized by structural complexity and the presence of two independent individual drives of the pump and additional wheels.

Известна реактивная центрифуга для очистки топлива или масла [2] в которой кроме гидрореактивного привода имеется повышающий зубчатый редуктор, передающий вращение от гидрореактивного привода к ротору. Known reactive centrifuge for cleaning fuel or oil [2] in which, in addition to the hydroreactive drive, there is an increasing gear reducer that transmits rotation from the hydroreactive drive to the rotor.

Недостатками такого привода являются его сложность и необходимость иметь две раздельные системы подключения центрифуги, одна из которых, нагнетательная, питает гидрореактивный привод, а сепарирующая часть центрифуги подключается во всасывающую линию гидравлической системы. Кроме того, центрифуга сочетает в себе известные недостатки как реактивного привода, так и зубчатого повышающего реактора. The disadvantages of such a drive are its complexity and the need to have two separate centrifuge connection systems, one of which, the injection, feeds the hydro-jet drive, and the separating part of the centrifuge is connected to the suction line of the hydraulic system. In addition, the centrifuge combines the known disadvantages of both a jet drive and a gear boost reactor.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является центрифуга для очистки жидкости [3] включающая ротор, установленный в корпусе на полуосях с осевыми каналами для подвода масла в ротор и отвода очищенного масла, камеру, расположенную под основанием корпуса, рабочие лопатки, размещенные в камере, и направляющий аппарат, сопла которого выполнены в стенке камеры по наружному диаметру рабочих лопаток. Гидропривод этой центрифуги работает по принципу центростремительной радиально-осевой турбины, в которой поток подводится к лопаткам со скоростью истечения из направляющего аппарата. Такое исполнение гидропривода позволяет увеличить средний диаметр рабочих лопаток до необходимых размеров без ограничения и получить большой вращающий момент, что дает возможность осуществить привод роторов увеличенных объемов. The closest to the proposed technical essence and the achieved positive effect is a centrifuge for liquid purification [3] including a rotor mounted in a housing on the axle shafts with axial channels for supplying oil to the rotor and drainage of purified oil, a chamber located under the base of the housing, working blades, placed in the chamber, and a guide apparatus, the nozzles of which are made in the chamber wall along the outer diameter of the blades. The hydraulic drive of this centrifuge works on the principle of a centripetal radial-axial turbine, in which the flow is supplied to the blades with the speed of flow from the guide apparatus. This embodiment of the hydraulic drive allows you to increase the average diameter of the blades to the required size without limitation and get a large torque, which makes it possible to drive rotors of increased volumes.

Недостатками центрифуги является то, что с увеличением радиуса рабочих лопаток увеличивается и их окружная скорость, поэтому для достижения высокой эффективности очистки повышением скоростного режима ротора, поток жидкости необходимо разгонять в направляющем аппарате до больших скоростей, увеличивая при этом расход жидкости или уменьшая сечение сопл, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления. The disadvantages of the centrifuge are that with an increase in the radius of the working blades, their peripheral speed also increases, therefore, in order to achieve high cleaning efficiency by increasing the rotor speed, the fluid flow must be accelerated in the guide apparatus to high speeds, while increasing the flow rate or decreasing the nozzle cross section, which leads to an increase in hydraulic resistance.

В отдельных случаях уменьшение сечения сопл ограничивается технологическими возможностями, а увеличение расхода жидкости может привести к смыву отложений в роторе и уносу частиц твердой фазы. Эти факторы ограничивают быстроходность объемных роторов и эффективность очистки. In some cases, a decrease in the nozzle cross section is limited by technological capabilities, and an increase in the liquid flow rate can lead to washout of deposits in the rotor and entrainment of solid particles. These factors limit the speed of volumetric rotors and the cleaning efficiency.

Целью изобретения является повышение степени очистки жидкости путем увеличения частоты вращения ротора. The aim of the invention is to increase the degree of purification of the liquid by increasing the rotational speed of the rotor.

Для этого в центрифуге для очистки жидкости, содержащей вертикальный цилиндрический корпус с крышками, смонтированный внутри корпуса на полых полуосях ротор с колонкой, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости, и гидропривод, включающий лопастную турбинку, укрепленную внутри нижней полуоси ротора, корпус центрифуги разделен опорной перегородкой на два отсека, а гидропривод дополнительно содержит ускорительную камеру для создания вихревого движения поступающей жидкости, причем ротор размещен в одном отсеке корпуса, а ускорительная камера установлена на полых полуосях соосно с ротором в другом отсеке, имеет сборник отложений механических примесей, оснащена механическим приводом вращения и разделена диском на две секции, сообщенные по периферии кольцевой щелью, при этом в одной из секций радиально установлены вертикальные лопасти для равномерного распределения и раскручивания отводимой на периферию камеры жидкости, а другая секция выполнена полой и в ней расположена нижняя часть лопастной турбинки. To do this, in a centrifuge for cleaning liquids, containing a vertical cylindrical body with covers mounted on the hollow axle shafts inside the housing with a rotor with a column having channels for supplying and discharging liquid, and a hydraulic actuator including a blade turbine mounted inside the lower rotor half shaft, the centrifuge housing is divided by a support a partition into two compartments, and the hydraulic actuator additionally contains an accelerator chamber for creating a vortex motion of the incoming fluid, and the rotor is placed in one compartment of the housing, and the accelerator the chamber is mounted on the hollow semi-axes coaxially with the rotor in another compartment, has a collection of deposits of mechanical impurities, is equipped with a mechanical drive of rotation and is divided by a disk into two sections communicated at the periphery with an annular gap, while vertical blades are radially mounted in one of the sections for uniform distribution and unwinding liquid discharged to the periphery of the chamber, and the other section is hollow and the lower part of the blade impeller is located in it.

В сравнении с прототипом, где поток, прежде чем воздействовать на лопастную турбинку, разгоняется в направляющем аппарате, в предлагаемой центрифуге поток предварительно раскручивается радиальными лопастями вращающейся ускорительной камеры при отводе жидкости на периферию, а потом при радиальном стоке закрученного потока в свободном пространстве полой секции ускорительной камеры образуется вихревое движение жидкости, в котором при сохранении постоянного значения момента на произвольном радиусе поля вихря происходит увеличение скорости вращения по закону, близкому к закону свободного вихря. In comparison with the prototype, where the flow, before acting on the blade impeller, is accelerated in the guiding apparatus, in the proposed centrifuge, the flow is preliminarily untwisted by the radial blades of the rotating accelerator chamber when the fluid is drained to the periphery, and then with the radial flow of the swirling flow in the free space of the hollow section of the accelerator vortex motion of a liquid is formed in which, while maintaining a constant value of the moment at an arbitrary radius of the vortex field, an increase in rotation speeds according to a law close to the law of a free vortex.

Наличие вращающейся с постоянной угловой скоростью ускорительной камеры позволяет сообщить всем элементам потока, равномерно распределенного по периферийному периметру камеры, практически равные и достаточно большие окружные скорости без дополнительных гидравлических потерь, что позволяет получить высокую интенсивность вихревого движения жидкости, которая приводит к увеличению скорости вращения ротора. The presence of an accelerating chamber rotating with a constant angular velocity allows all flow elements uniformly distributed along the peripheral perimeter of the chamber to report practically equal and sufficiently large peripheral velocities without additional hydraulic losses, which makes it possible to obtain a high intensity of fluid vortex motion, which leads to an increase in the rotor speed.

Кроме этого, во вращающейся ускорительной камере происходит предварительная центробежная очистка жидкости от наиболее крупных фракций механических примесей и их накопление в сборнике отложений. Таким образом последовательно осуществляется двухступенчатая центробежная очистка жидкости сначала в ускорительной камере, а затем в роторе, что в итоге повышает эффективность очистки и увеличивает общую грязеемкость центрифуги. In addition, a preliminary centrifugal purification of the liquid from the largest fractions of mechanical impurities and their accumulation in the sediment collector takes place in a rotating accelerator chamber. Thus, a two-stage centrifugal cleaning of the liquid is carried out sequentially, first in the accelerator chamber, and then in the rotor, which ultimately increases the cleaning efficiency and increases the overall dirt capacity of the centrifuge.

Все это позволяет считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". All this allows us to assume that the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить у них признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field, did not allow them to identify features that distinguish the proposed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена центрифуга для очистки жидкости, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a centrifuge for cleaning liquid, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1.

Центрифуга состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с крышками 2 и 3, размещенного внутри корпуса и установленного на полых полуосях 4 и 5 ротора 6 с колонкой 7, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости. Гидропривод ротора состоит из ускорительной камеры 8 и лопастной турбинки 9. Корпус центрифуги внутри разделен опорной перегородкой 10 на два отсека. В одном отсеке размещен ротор 6, а в другом вращающийся корпус 11 ускорительной камеры 8, который установлен на полых полуосях 12 и 13 и снабжен механическим приводом 14. Ускорительная камера 8 по высоте разделена диском 15 на две секции 16 и 17. В секции 16 радиально установлены лопасти 18, а секция 17 выполнена полой. Кроме того, в ускорительной камере выполнен сборник 19 отложений механических примесей. The centrifuge consists of a vertical cylindrical casing 1 with covers 2 and 3, located inside the casing and mounted on the hollow half shafts 4 and 5 of the rotor 6 with a column 7 having channels for supplying and discharging liquid. The rotor hydraulic drive consists of an accelerator chamber 8 and a blade impeller 9. The centrifuge body inside is divided by a support partition 10 into two compartments. In one compartment there is a rotor 6, and in the other a rotating body 11 of the accelerator chamber 8, which is mounted on the hollow axles 12 and 13 and is equipped with a mechanical drive 14. The accelerator chamber 8 is divided by height of the disk 15 into two sections 16 and 17. In section 16, radially blades 18 are installed, and section 17 is hollow. In addition, a collection of 19 deposits of mechanical impurities was made in the accelerator chamber.

Предлагаемая центрифуга работает при постоянно включенном механическом приводе 14, сообщающем корпусу ускорительной камеры вращение с постоянной угловой скоростью. The proposed centrifuge operates with a constantly switched on mechanical drive 14, which informs the housing of the accelerator chamber rotation at a constant angular velocity.

Жидкость под давлением подается по каналу полуоси 13 вращающегося корпуса 11 в секцию 16 ускорительной камеры 8, отводится на периферию, раскручиваясь при этом радиальными лопастями 18, огибает диск 15 и осуществляет радиальный сток в свободном пространстве полой секции 17, где и образуется вихревое движение закрученной жидкости. Закрученная в ускорительной камере жидкость направляется на лопастную турбинку 9 и передает момент ротору 6, приводя его во вращение, затем по осевому каналу полуоси 4 проходит в полость ротора и через осевой канал полуоси 5 очищенная жидкость отводится к потребителю. Fluid under pressure is supplied through the channel of the axle shaft 13 of the rotating housing 11 to the section 16 of the accelerator chamber 8, is discharged to the periphery, spinning with radial blades 18, envelopes the disk 15 and carries out radial flow in the free space of the hollow section 17, where the swirling fluid forms a swirling motion . The liquid swirling in the accelerator chamber is directed to the impeller 9 and transmits the moment to the rotor 6, causing it to rotate, then passes through the axial channel of the semi-axis 4 into the cavity of the rotor and through the axial channel of the semi-axis 5, the purified liquid is discharged to the consumer.

При малом расходе жидкости или при его отсутствии вращение ротора будет нестабильным. With a small flow rate of liquid or in its absence, the rotation of the rotor will be unstable.

Момент, передаваемый лопастной турбинке 9 ротора, определяется интенсивностью закрученного в ускорительной камере потока жидкости, параметры которого и определяют скоростной режим ротора. The moment transmitted to the rotor blade 9 of the rotor is determined by the intensity of the fluid flow swirling in the accelerator chamber, the parameters of which determine the speed regime of the rotor.

Величина момента, передаваемого лопастной турбинке потоком закрученной жидкости, определяется по формуле
Mс=m

Figure 00000002
ωкR 2 τ рR
Figure 00000003
где A
Figure 00000004

ms массовый секундный расход жидкости;
η коэффициент динамической вязкости жидкости;
h высота полой секции ускорительной камеры;
ωс угловая скорость корпуса ускорительной камеры;
Rτ радиус сплошного диска;
ωр угловая скорость ротора;
Rр наружный радиус лопастной турбинки.The value of the moment transmitted to the blade impeller by the flow of swirling liquid is determined by the formula
M c = m
Figure 00000002
ω to R 2 τ p R
Figure 00000003
where a
Figure 00000004

m s mass second flow rate;
η coefficient of dynamic viscosity of the liquid;
h the height of the hollow section of the accelerating chamber;
ω with the angular velocity of the housing of the accelerating chamber;
R τ is the radius of the solid disk;
ω p the angular velocity of the rotor;
R p the outer radius of the blade impeller.

Пример конкретного выполнения гидромеханического привода центрифуги:
ms 20 кг/мин 0,333 кг/c; η=17,5·10-3

Figure 00000005
h 0,01 м; ωк 500 1/c; Rτ= 0,07 м; Rр 0,01 м.An example of a specific implementation of a hydromechanical centrifuge drive:
m s 20 kg / min; 0.333 kg / s; η = 17.5 · 10 -3
Figure 00000005
h 0.01 m; ω to 500 1 / s; R τ = 0.07 m; R p 0.01 m

При угловой скорости ротора ωр 2094 1/c (20000 об/мин) лопастной турбине передается момент Мс 0,74 Н˙м, что вполне согласуется с моментом сопротивления вращению роторов объемом 2000-3000 см3 на указанном режиме движения.At an angular speed of the rotor ω r 2094 1 / s (20,000 rpm), the moment turbine M is transmitted with 0.74 N˙m, which is consistent with the moment of resistance to rotation of the rotors with a volume of 2000-3000 cm 3 in the indicated driving mode.

Использование предлагаемого технического решения позволяет осуществить последовательную двухступенчатую центробежную очистку жидкости и при незначительных ее расходах и малых гидравлических потерях, без применения сложных передаточных механизмов существенно увеличить скоростной режим ротора и в 3-4 раза повысить степень очистки жидкости. Using the proposed technical solution allows a sequential two-stage centrifugal cleaning of the liquid and at low costs and low hydraulic losses, without the use of complex transmission mechanisms, significantly increase the speed mode of the rotor and increase the degree of liquid purification 3-4 times.

Claims (1)

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с крышками, смонтированный в корпусе на полых полуосях ротор с колонкой, имеющей каналы для подвода и отвода жидкости, и гидропривод, включающий лопастную турбинку, укрепленную внутри нижней полуоси ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени очистки путем увеличения частоты вращения ротора, корпус центрифуги разделен опорной перегородкой на два отсека, а гидропривод дополнительно содержит ускорительную камеру для создания вихревого движения поступающей жидкости, причем ротор размещен в одном отсеке корпуса, а ускорительная камера установлена на полых полуосях соосно с ротором в другом отсеке, имеет сборник отложений механических примесей, оснащена механическим приводом вращения и разделена диском на две секции, сообщенные по периферии кольцевой щелью, при этом в одной из секций радиально установлены вертикальные лопасти для равномерного распределения и раскручивания отводимой на периферию камеры жидкости, а вторая секция выполнена полой и в ней расположена нижняя часть лопастной турбины. CENTRIFUGE FOR CLEANING LIQUID, comprising a vertical cylindrical body with covers, a rotor mounted in the body on the hollow half shafts with a column having channels for supplying and discharging liquid, and a hydraulic actuator including a blade turbine mounted inside the lower half shaft of the rotor, characterized in that, for the purpose increasing the degree of cleaning by increasing the rotor speed, the centrifuge housing is divided by a support partition into two compartments, and the hydraulic drive additionally contains an accelerator chamber to create a vortex motion flowing fluid, with the rotor located in one compartment of the housing, and the accelerator chamber mounted on the hollow semi-axes coaxially with the rotor in the other compartment, has a collection of deposits of mechanical impurities, is equipped with a mechanical drive of rotation and is divided by a disk into two sections, communicated on the periphery of the annular gap, while vertical blades are radially mounted in one of the sections for uniform distribution and unwinding of the fluid discharged to the periphery of the chamber, and the second section is hollow and the lower part of the pasta turbine.
SU5012536 1991-07-03 1991-07-03 Liquid-cleaning centrifuge RU2033860C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5012536 RU2033860C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Liquid-cleaning centrifuge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5012536 RU2033860C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Liquid-cleaning centrifuge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2033860C1 true RU2033860C1 (en) 1995-04-30

Family

ID=21589513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5012536 RU2033860C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Liquid-cleaning centrifuge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2033860C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021290B2 (en) * 2007-11-26 2011-09-20 Honeywell International Inc. Oil centrifuge for extracting particulates from a fluid using centrifugal force
RU2604378C1 (en) * 2015-06-23 2016-12-10 Владимир Андреевич Снежко Centrifuge for cleaning technical oils
RU2772339C1 (en) * 2021-03-10 2022-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 639607, кл. B 04B 9/06, 1978. *
2. Авторское свидетельство СССР N 182958, кл. B 04B 9/06, 1964. *
3. Авторское свидетельство СССР N 601048, кл. B 04B 1/02, опублик. 1978. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021290B2 (en) * 2007-11-26 2011-09-20 Honeywell International Inc. Oil centrifuge for extracting particulates from a fluid using centrifugal force
US8956271B2 (en) 2007-11-26 2015-02-17 Fram Group Ip Llc Method for removing particulates from a fluid
RU2604378C1 (en) * 2015-06-23 2016-12-10 Владимир Андреевич Снежко Centrifuge for cleaning technical oils
RU2772339C1 (en) * 2021-03-10 2022-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement
RU2786627C1 (en) * 2022-09-19 2022-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) Centrifuge with upper location of vortex hydraulic drive and open case

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4230564A (en) Rotary reverse osmosis apparatus and method
CN1063256C (en) Impeller
US6357998B1 (en) Ribbon drive pumping apparatus and method
US20030006188A1 (en) Separator for liquids containing impurities
US3791576A (en) Centrifuge
US5104541A (en) Oil-water separator
US5137424A (en) Pump unit
US9909597B2 (en) Supersonic compressor with separator
US6592335B2 (en) Ribbon drive pumping apparatus and method
US4042351A (en) Liquid degasifier system and method
RU2033860C1 (en) Liquid-cleaning centrifuge
US4161448A (en) Combined separator and pump with dirty phase concentrator
CA1102711A (en) Rotary reverse osmosis apparatus and method
GB1343729A (en) Vortex clarifer
JPH03182690A (en) Liquid delivery rotary pump with gas removing function
JPH03168379A (en) Gas removal function built-in liquid flow rotary pump
CN215876495U (en) Differential spiral slag-water separator
GB2045350A (en) Centrifugal pitot pumps
SU1743644A1 (en) Centrifuge for cleaning liquids
RU2038168C1 (en) Multi-hydro-cyclone
US4251184A (en) Centrifugal pump
CN113577887B (en) Differential type spiral slag-water separator
CN2805941Y (en) Two-phase three-element separating centrifuge
CN1164212A (en) Contra-rotating rotor unit
CN208642978U (en) A kind of big flow centrifugal separating device