RU2092995C1

RU2092995C1 - Liquid cleaning apparatus

Info

Publication number: RU2092995C1
Application number: RU95100171A
Authority: RU
Inventors: Иван Павлович Ксеневич; Александр Самойлович Меджибовский; Валентин Анатольевич Петров
Original assignee: Иван Павлович Ксеневич; Александр Самойлович Меджибовский; Валентин Анатольевич Петров
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: apparatus has rotor made in the form of drum fixed on column, which is mounted on bearings in housing. Liquid adapted for cleaning is supplied to drum through axial opening and denser portion of liquid is urged to side walls of drum. Cleaned liquid is delivered from drum axial zone defined by cylindrical wall to outlet channel. Drum is rotated by reactive jet stream flowing from reactive nozzles positioned at outer side of drum. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of cleaned liquid. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам очистки жидкости, которые могут применяться, например, в сельскохозяйственном машиностроении и т.д. The invention relates to liquid purification agents that can be used, for example, in agricultural machinery, etc.

Известны устройства для очистки жидкости, включающие ротор с колонкой, установленной на неподвижной оси с помощью подшипников скольжения. Неподвижная ось установлена в корпусе консольно, диаметр подшипников скольжения обусловлен прочностными характеристиками оси в основном сопротивлению изгибающему моменту сил дисбаланса вращающегося ротора. Теоретически, превышая частоту вращения ротора или его высоту, что улучшает качество очистки жидкости необходимо увеличивать диаметр подшипников скольжения. Известно, что момент сопротивления вращению пропорционален третьей степени диаметра подшипника скольжения, т.е. с увеличением диаметра повышается механическое сопротивление вращению ротора, что требует дополнительной энергии на его преодоление [1] Кроме того, при определенных частотах вращения в подшипниках скольжения возникают автоколебания, которые приводят к потере устойчивости масляного слоя, что резко повышает сопротивление вращению. Кроме того, высокое гидравлическое сопротивление обусловлено таким входом жидкости в ротор, что происходит неупругий удар, теряется кинетическая составляющая энергии подводимого потока и необходима энергия на дополнительное раскручивание этого потока. Known devices for cleaning liquids, including a rotor with a column mounted on a fixed axis using sliding bearings. The fixed axis is mounted in a cantilever housing, the diameter of the sliding bearings is determined by the strength characteristics of the axis, mainly the resistance to the bending moment of the unbalance forces of the rotating rotor. Theoretically, exceeding the rotor speed or its height, which improves the quality of liquid cleaning, it is necessary to increase the diameter of the plain bearings. It is known that the moment of resistance to rotation is proportional to the third degree of the diameter of the sliding bearing, i.e. with increasing diameter, the mechanical resistance to rotor rotation increases, which requires additional energy to overcome it [1] In addition, self-oscillations occur in sliding bearings at certain rotation frequencies, which lead to loss of stability of the oil layer, which sharply increases the resistance to rotation. In addition, the high hydraulic resistance is caused by such a liquid inlet into the rotor that an inelastic shock occurs, the kinetic component of the energy of the input stream is lost, and the energy needed to spin this stream further.

Наиболее близким к заявленному техническим решением является устройство для очистки жидкости, содержащее корпус с крышкой, в котором установлен ротор, включающий барабан, колонку, размещенную на его оси, имеющую осевые входной и выходной каналы, при этом входной канал посредством соответствующих радиальных каналов сообщен с внутренней центральной частью барабана, примыкающей к его основанию с дефлектором, а выходной канал посредством соответствующих радиальных каналов также сообщен с полостью барабана, кроме того, нижняя часть барабана гидравлически сообщена по крайней мере с одним реактивным соплом, установленным с внешней стороны барабана [2]
При работе этого устройства более плотная часть жидкости выходит в реактивные сопла, а менее плотная часть очищенная удаляется из вращающегося ротора. Кроме того, данной конструкции присущи все те недостатки, которые имеются у известных устройств с подшипниками скольжения.Closest to the claimed technical solution is a device for cleaning liquid, comprising a housing with a cover in which a rotor is installed, including a drum, a column placed on its axis, having axial inlet and outlet channels, while the input channel is communicated via internal radial channels from the inner the Central part of the drum adjacent to its base with a deflector, and the output channel through the corresponding radial channels is also communicated with the cavity of the drum, in addition, the lower part of the drum and fluidly communicates with at least one jet nozzle mounted on the outside of the drum [2]
During operation of this device, the denser part of the liquid enters the jet nozzles, and the less dense part of the cleaned is removed from the rotating rotor. In addition, this design is inherent in all those disadvantages that are known devices with plain bearings.

Целью изобретения является повышение качества очистки жидкости за счет увеличения частоты вращения ротора, обусловленной снижением механического сопротивления вращению ротора, гидравлического сопротивления приводному потоку и оптимизации энергетического баланса жидкости в роторе. The aim of the invention is to improve the quality of liquid purification by increasing the rotor speed, due to a decrease in mechanical resistance to rotor rotation, hydraulic resistance to the drive flow and optimization of the energy balance of the liquid in the rotor.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено цилиндрической перегородкой, установленной концентрично колонке, и турбиной, установленной в нижней внутренней части барабана, межлопастное пространство которой имеет перекрытие и сообщено с пространством между цилиндрической перегородкой и колонкой, кроме того, последнее посредством соответствующих радиальных каналов сообщено с выходным осевым каналом, при этом дефлектор размещен в верхней внутренней центральной части барабана, причем барабан жестко укреплен на колонке, установленной в корпусе на подшипниках качения с зазором между внутренним кольцом подшипника и шейкой колонки, а концевые части колонки сообщены с корпусом посредством бесконтактных уплотнений, при этом в виде дефлектора может быть выполнена внутренняя поверхность центральной части верхнего основания барабана, а радиальные каналы могут быть выполнены под углом к оси симметрии входного и выходного каналов. This goal is achieved by the fact that the device is equipped with a cylindrical partition mounted concentrically to the column and a turbine installed in the lower inner part of the drum, the inter-blade space of which is overlapped and communicated with the space between the cylindrical partition and the column, in addition, the latter is communicated with corresponding radial channels with output axial channel, while the deflector is located in the upper inner Central part of the drum, and the drum is rigidly mounted on the column, mouth updated in the housing on rolling bearings with a gap between the inner ring of the bearing and the neck of the column, and the end parts of the column are connected to the housing by means of non-contact seals, while the inner surface of the central part of the upper base of the drum can be made as a deflector, and radial channels can be made under angle to the axis of symmetry of the input and output channels.

Расположение бесконтактных уплотнений, представляющих собой в частном виде ненагруженные подшипники скольжения с внешней части колонки от несущих подшипников качения разгружает их от сил, разгружающих ось ротора, что позволяет уменьшить их диаметр до величин, обусловленных исключительно диаметром осевых отверстий, что значительно снижает механическое сопротивление вращению ротора. Наличие гарантированного зазора между внутренним кольцом подшипника и посадочной поверхностью на колонке при очистке от отложений в барабане позволяет обеспечить простоту установки снятие ротора в подшипниках, связанных с корпусом. При этом в процессе работы поворачивание колонки во внутренних кольцах подшипниках исключено за счет защемления под действием неизбежных сил неуравновешенных масс и процессии оси вращения. The arrangement of non-contact seals, which are private unloaded plain bearings from the outer part of the column from the bearing rolling bearings, unloads them from forces that unload the rotor axis, which allows them to be reduced to values determined solely by the diameter of the axial holes, which significantly reduces the mechanical resistance to rotor rotation . The presence of a guaranteed gap between the inner ring of the bearing and the seating surface on the column when cleaning from deposits in the drum allows for easy installation of the removal of the rotor in the bearings associated with the housing. Moreover, during operation, the rotation of the column in the inner rings of the bearings is excluded due to pinching under the influence of unavoidable forces of unbalanced masses and a procession of the axis of rotation.

Поиск, проведенный по патентной литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т. е. она соответствует критерию "новизна". Поскольку устройство выполнено из известных частей, то заявленное соответствует критерию "промышленная применимость". A search conducted in the patent literature showed that the claimed combination is unknown, that is, it meets the criterion of "novelty." Since the device is made of known parts, the claimed meets the criterion of "industrial applicability".

А так как в результате получается новый эффект, заключающийся в более высокой степени очистки жидкости, то заявленное соответствует критерию "изобретательский уровень". And since the result is a new effect, consisting in a higher degree of purification of the liquid, the claimed meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлено устройство в разрезе, на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1. In FIG. 1 shows a device in section, in FIG. 2, section A-A in FIG. one.

Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, в котором на подшипниках качения 3 и 4 установлен ротор, включающий барабан 5, колонку 6 с дефлектором 7, который может быть выполнен в виде верхнего основания барабана 5, а может быть и самостоятельным и расположен в верхней части ротора и имеет внутреннюю поверхность 8 в форме сопряженной плоскости и сегмента тороидальной поверхности с проходами 9 /в т.ч. например, лопастями и т.д./. В колонке 6 выполнены осевые соосные вертикальные каналы верхний 10 и нижний 11. Последний сообщен с входными радиальными каналами 12 и 9 /последнего может и не быть/, т. е. жидкость может из радиального канала 12 сразу поступать в полость барабана 5. Нижняя часть выходного канала 10 сообщена с выходными радиальными каналами 13. Каналы 12 и 13 расположены под углом к оси ротора, т. е. оси колонки 6. Нижний участок канала 11 сообщен с входным патрубком 14, а верхний участок канала 10 с выходным патрубком 15. Концентрично колонке 6 установлена цилиндрическая перегородка 16 с образованием прохода между ними, в нижней части ротора установлена горизонтальная турбина 17 с перекрытием 18 /например, в виде диска/ межлопастного пространства турбины. Лопасти 19 турбины сообщены с одной стороны с полостью барабана 5, а с другой с проходом, т.е. пространством между перегородкой 16 и колонкой 6. Часть лопастей 19 имеет увеличенную толщину и через них и диск 18 посредством гидравлических линий вертикальных проходов 21 проходит жидкость к реактивным соплам 22, которых может быть от 1 и до 10 15. Лопасти 19 могут быть выполнены на диске 18 и образовывать камеры 20 при контакте с соответствующей плоскостью диска ротора, т. е. в частности, с его днищем. Бесконтактные уплотнения 23 и 24, выполненные, например, в виде ненагруженных подшипников скольжения, расположены с внешних сторон от подшипников качения 3, 4. The device comprises a housing 1 with a cover 2, in which a rotor including a drum 5, a column 6 with a deflector 7, which can be made in the form of the upper base of the drum 5, or can be independent and located in the upper part, is mounted on rolling bearings 3 and 4 rotor and has an inner surface 8 in the form of a conjugate plane and a segment of the toroidal surface with passages 9 / incl. e.g. blades, etc. /. Column 6 contains axial coaxial vertical channels of the upper 10 and lower 11. The latter is in communication with the input radial channels 12 and 9 / the latter may not be /, that is, the liquid may directly enter the cavity of the drum 5 from the radial channel 12 5. The lower part the output channel 10 is in communication with the output radial channels 13. The channels 12 and 13 are located at an angle to the axis of the rotor, that is, the axis of the column 6. The lower section of the channel 11 is in communication with the inlet pipe 14, and the upper section of the channel 10 with the output pipe 15. Concentric column 6 has a cylindrical lane campus 16 to form a passage therebetween, the bottom of the turbine rotor 17 is installed horizontally with overlapping 18 / for example, as a disc / turbine mezhlopastnogo space. The turbine blades 19 are connected on one side with the cavity of the drum 5, and on the other with a passage, i.e. the space between the partition 16 and the column 6. Part of the blades 19 has an increased thickness and through them and the disk 18 through the hydraulic lines of the vertical passages 21 the fluid passes to the jet nozzles 22, which can be from 1 to 10 15. The blades 19 can be made on the disk 18 and form chambers 20 in contact with the corresponding plane of the rotor disk, i.e., in particular, with its bottom. Non-contact seals 23 and 24, made, for example, in the form of unloaded plain bearings, are located on the outside from the rolling bearings 3, 4.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Через патрубок 14 в канал 11 поступает под давлением очищаемая жидкость, которая через каналы 12 и 9 попадает сначала на плоскую часть поверхности дефлектора 8, а затем на сегмент тороидальной части дефлектора 7, отражается и начинает заполнять полость барабана 5. Часть жидкости через камеры 20 поступает в проход между перегородкой 16 и колонкой 6 и через каналы 13 и 10 движется к патрубку 15, а часть через проходы 21 поступает к соплам 22, под действием реактивных струй из них центрифуга начинает вращаться. При вращении ротора поступающая из каналов 9 и 12 жидкость движется к периферии от оси вращения, приобретая угловую скорость, одновременно с изменением направления движения на параллельное корпусу барабана 5 ротора, при этом жидкость равномерно распределяется в поперечном сечении ротора. При движении в полости ротора происходит центробежный отсев загрязнений A. В нижней части ротора происходит поступление жидкости как в проходы 21, откуда она направляется в сопла 22 на привод, так и в камеры 20, где при движении к оси вращения энергия вращательного движения жидкости также передается ротору. Из камер 20 через проход между перегородкой 16 и колонкой 6 и каналы 13 и 10 жидкость выводится для дальнейшего использования. Through the pipe 14, the liquid to be cleaned under pressure flows through the channel 11, which first passes through the channels 12 and 9 to the flat part of the surface of the deflector 8, and then to the segment of the toroidal part of the deflector 7, is reflected and begins to fill the cavity of the drum 5. Some of the liquid through the chambers 20 enters in the passage between the partition 16 and the column 6 and through the channels 13 and 10 moves to the pipe 15, and part through the passages 21 enters the nozzles 22, under the action of jet jets from them, the centrifuge starts to rotate. When the rotor rotates, the fluid coming from channels 9 and 12 moves to the periphery from the axis of rotation, acquiring an angular velocity, simultaneously with a change in the direction of movement parallel to the rotor drum 5, while the fluid is evenly distributed in the cross section of the rotor. When moving in the rotor cavity, a centrifugal screening of contaminants occurs A. At the bottom of the rotor, liquid enters both the passages 21, from where it is sent to the nozzles 22 to the drive, and to the chambers 20, where the energy of the rotational movement of the liquid is also transferred to the axis of rotation rotor. From the chambers 20 through the passage between the partition 16 and the column 6 and the channels 13 and 10, the liquid is discharged for further use.

Применение указанного устройства позволяет эффективно осуществлять очистку жидкости при существенно больших оборотах ротора, также имеется возможность эффективной и простой очистки внутренней части барабана. The use of this device allows you to effectively clean the liquid at significantly large rotor speeds, there is also the possibility of effective and simple cleaning of the inside of the drum.

Использованная литература
1. Патент ФРГ N 3213087, 1983 г.References
1. The patent of Germany N 3213087, 1983

2. А.М.Гуревич, А.К.Болотов, В.И.Судницын Конструкция тракторов и автомобилей, М. Агропромиздат, 1989 г. с. 97 99. 2. A. M. Gurevich, A. K. Bolotov, V. I. Sudnitsyn Design of tractors and cars, M. Agropromizdat, 1989. 97 99.

Claims

1. A device for cleaning liquid, comprising a housing with a cover in which a rotor is installed, including a drum, a column placed on its axis, having coaxial input and output axial channels, while the input channel is connected with the inner central part of the drum through corresponding radial channels, adjacent to its base, with a deflector, and the output channel through the corresponding radial channels is also in communication with the cavity of the drum, in addition, the lower part of the drum is hydraulically connected with at least one a nozzle mounted on the outside of the drum, characterized in that it is provided with a cylindrical partition mounted concentrically to the column and a turbine mounted in the lower inner part of the drum, the inter-blade space of which has overlap and is communicated with the space between the cylindrical partition and the column, in addition, the latter, by means of corresponding radial channels, is communicated with the output axial channel, the deflector being placed in the upper inner central part of the drum, and the bar the aban is rigidly mounted on the column mounted in the housing on rolling bearings with a gap between the inner ring of the bearing and the neck of the column, and the end parts of the column are in communication with the housing through non-contact seals.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the form of a deflector, the inner surface of the central part of the upper base of the drum is made.

3. The device according to claim 1, characterized in that the radial channels are made at an angle to the axis of symmetry of the input and output axial channels.