RU2470716C1

RU2470716C1 - Rotary separator drive

Info

Publication number: RU2470716C1
Application number: RU2011114875/05A
Authority: RU
Inventors: Валентин Иванович Деханов; Надежда Александровна Ратынская
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-12-27
Also published as: RU2011114875A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to centrifugal separation. Proposed drive comprises housing with hollow vertical shaft equipped with hollow adapter furnished with outer thread made at its bottom, vertical shaft top and bottom supports with bearings and bush furnished with inner thread to surround said adapter with clearance. Top and bottom bearings and bush are integrated in one casing. Hollow adapter bottom part has conical inner surface and tube arranged aligned inside the shaft by means of spacer sleeves with conical oil accumulation cavities.

EFFECT: higher reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центрифугированию, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to mechanical engineering, namely to centrifugation, and can be used in chemical, oil refining and other industries.

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.A known drive of a centrifugal separator containing a vertical shaft with a tip having a screw thread and a sleeve covering the tip (RU 2411085 C1, 06/11/2009). The main disadvantage of the known drive is the design complexity. In addition, the oil in the bearings is fed through the oil line after it is completely filled. As a result, during the time the separator rotor accelerates to the operating speed, the bearings of the vertical shaft operate without lubrication.

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.A separator drive is also known (DE 3125832 from 07/01/1981 Westfalia), comprising a vertical hollow shaft with a hollow tip, the lower end of which is immersed in an oil bath. With a quick rotation of the shaft, oil under the influence of hydrostatic pressure due to adhesion to the inner surface of the hollow shaft tip is supplied by drilling a vertical shaft and through a radial drilling enters the upper bearing.

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.The disadvantage of this drive is the dependence of the oil lifting speed on the vertical shaft to the upper bearing on the rotation speed and the diameter of the inner hole of the vertical shaft. The smaller the diameter of this hole, the faster the oil is delivered to the upper bearing. Thus, to ensure lubrication of bearings during acceleration, it is necessary to drill a small diameter to a large depth.

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).The closest in technical essence and the achieved result is the drive of a centrifugal machine, comprising a housing with a hollow vertical shaft, equipped with a hollow tip, having an external screw thread in its lower part, upper and lower supports of the vertical shaft with bearings and a sleeve made with screw thread on the internal surface and covering the tip with a gap (V. Dekhanov. An experimental study of the operation of a centrifugal separator-thickener with direct drive "Chemical and Petroleum Engineering . Of »-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.The main disadvantage of this drive is that during operation under the action of centrifugal forces caused by the uneven distribution of sediment around the periphery of the rotor, the tip with an external screw thread together with a vertical shaft oscillates relative to a fixed sleeve with an internal screw thread. As a result, a periodic change in the gap between them requires a constructive increase in it and, as a result, leads to a decrease in the pressure of the oil supplied to the upper bearing of the vertical shaft.

Задачей изобретения является увеличение надежности привода путем обеспечения подачи смазки в подшипники вертикального вала в начале процесса разгона ротора сепаратора.The objective of the invention is to increase the reliability of the drive by providing lubricant to the bearings of the vertical shaft at the beginning of the process of accelerating the rotor of the separator.

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.This problem is solved in that the centrifugal separator drive, comprising a housing with a hollow vertical shaft, equipped with a hollow tip, having an external screw thread in its lower part, upper and lower supports of the vertical shaft with bearings and a sleeve made with screw thread on the inner surface and covering with a gap, the tip according to the invention is characterized in that the upper and lower shaft bearings and the sleeve are mounted in a single housing, and the hollow tip in its lower part has a conical inner th surface and is equipped with a coaxially located tube installed inside the shaft by means of spacer sleeves having cone-shaped storage cavities for oil.

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.Thus, in the process of operation of the centrifugal separator with radial vibrations of the rotor, the vertical shaft, the tip mounted in its lower part and having an external screw thread, and a sleeve covering it with a screw thread on the inner surface oscillate synchronously, while maintaining a constant gap between the surfaces with screw threads . This design can significantly reduce the aforementioned gap, which leads to an increase in the pressure of the oil when it is supplied to the oil chamber.

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.In addition, the design of the hollow tip, equipped with a tube and mounted in the cavity of the vertical shaft, allows you to choose the optimal inner diameter of the tube at which oil will flow into the upper bearing at a minimum rotor speed.

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.Installing the tube in the cavity of the vertical shaft with the help of spacer sleeves having cone-shaped oil storage cavities allows, due to centrifugal forces, to transfer the oil remaining after braking from these storage cavities into the bearings practically from the beginning of the rotor acceleration process.

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.Figure 1 schematically shows the drive of a centrifugal separator, a vertical section; figure 2 is a section A-A in figure 1; figure 3 is a section B-B in figure 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.The drive contains a hollow vertical shaft 1 having radial channels 2 and 3, a hollow tip 4 located on its lower part, having a screw thread 5 on the outer surface, upper and lower bearings of the vertical shaft, including bearings 6 and 7, respectively, mounted in the housing 8, rigidly connected to the bracket 9 with the formation of a single housing, a sleeve 10 having a screw thread 11 on the inner surface, a reverse screw thread of the hollow tip installed in the bracket 9 and covering the hollow tip 4 with a gap of “δ” mations chamber 12 for oil. The hollow tip 4 is provided with a tube 13 located in the cavity of the vertical shaft 1 with the help of spacer sleeves 14 and 15 having cone-shaped storage cavities for oil 16 and 17, respectively. The upper spacer sleeve 14 on its outer cylindrical surface has a longitudinal groove 18 parallel to its generatrix.

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.The drive operates as follows. When the vertical shaft 1 is rotated, either from a high-frequency electric motor mounted directly on the shaft, or by means of a belt or gear transmission (not shown in the drawing), oil from the crankcase 19 is screwed 5 by a hollow tip 4 rotating together with the vertical shaft 1, into the chamber 12 for oil. Screw cuts 5 and 11 of the hollow tip 4 and the sleeve 10 form a non-contact screw seal, which allows you to create pressure in the chamber 12 for oil. The maximum value of this pressure is inversely proportional to the clearance value "δ", directly proportional to the rotational speed of the vertical shaft and is determined by the height of the oil column in the tube 13. Then, after filling the tube, the oil under the action of centrifugal forces enters the radial channel 2, enters the upper bearing 6, then the lower bearing 7 and returns to the crankcase 19, while lubricating all drive elements requiring lubrication.

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.The excess amount of oil from the cone-shaped storage cavity 16 of the spacer sleeve 14 along the longitudinal groove 18 enters the cone-shaped accumulation cavity 17 of the spacer sleeve 15 and, filling it, is discharged through the radial channel 3 into the lower bearing 7 and then into the crankcase 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.After turning off the separator, either due to the action of resistance forces or friction forces of the brake device, the rotational speed of the rotor and vertical shaft 1 gradually decreases and, therefore, the oil supply to the upper bearing 6 stops. However, the part of the oil that cannot be ejected through the radial channels 2 and 3 remains in the cone-shaped storage cavities 16 and 17 of the spacer sleeves 14 and 15, respectively.

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.As a result, at the next start-up of the separator, even at a low rotational speed of the vertical shaft 1, when the tube 13 is not yet full, the oil in the storage cavities 16 and 17 of the spacer sleeves 14 and 15 is ejected under the action of centrifugal forces through the radial channels 2 and 3 in bearings 6 and 7, ensuring their lubrication at the beginning of the process of acceleration of the rotor.

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.Using the developed drive in centrifugal separators allows lubricating the vertical shaft bearings from the very beginning of the rotor acceleration process, which will increase the reliability of the separator drive and make its design more technological.

Claims

The drive of the centrifugal separator, comprising a housing with a hollow vertical shaft, equipped with a hollow tip, having an external screw thread in its lower part, upper and lower bearings of the vertical shaft with bearings and a sleeve made with a screw thread on the inner surface and covering the tip with a gap, characterized in that the upper and lower shaft bearings and the sleeve are mounted in a single housing, and the hollow tip in its lower part has a conical inner surface and is equipped with a coaxially located tube, Formation within the shaft by spacer sleeves having conical cavity for accumulating oil.