RU2725791C1 - Full-flow centrifuge with vortex drive - Google Patents
Full-flow centrifuge with vortex drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725791C1 RU2725791C1 RU2019135898A RU2019135898A RU2725791C1 RU 2725791 C1 RU2725791 C1 RU 2725791C1 RU 2019135898 A RU2019135898 A RU 2019135898A RU 2019135898 A RU2019135898 A RU 2019135898A RU 2725791 C1 RU2725791 C1 RU 2725791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- column
- turbine
- centrifuge
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/02—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles without inserted separating walls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/06—Fluid drive
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил, и может быть использовано для очистки от механических загрязнений и воды масел, топлив, гидравлических и моющих жидкостей при их регенерации, а также в процессе эксплуатации непосредственно на машинах и агрегатах.The invention relates to devices for separating heterogeneous liquid systems using centrifugal forces, and can be used to clean oils, fuels, hydraulic and washing liquids from mechanical impurities and water during their regeneration, as well as during operation directly on machines and assemblies.
Известны центрифуги для очистки жидкости (центробежные фильтры) с активным гидроприводом, содержащие корпус, размещенный внутри него ротор, насаженный на ось, каналы для подвода и отвода очищаемой жидкости и гидропривод ротора, содержащий тангенциальные сопла (щели) в неподвижной оси [А.с. СССР 272727, F01m, B04b 3/00. Центробежный фильтр / Старинский Н.Б. и др. - Заявка: 1040984/24-6; 04.12.65; Опубл. 03.06.70. Бюл. №19.; А.с. СССР 549175, В04В 9/10. Центрифуга для очистки жидкости / Гофштейн О.И. и др. - Заявка: 1880916/06; 08.02.73; Опубл. 05.03.77. Бюл. №9.]. Гидропривод фактически представляет собой радиальную центробежную турбину. Жидкость, истекающая из сопел оси тангенциально, увлекает во вращение ротор за счет сил трения. Движущий момент такого гидропривода зависит от расхода через сопла и плеча, которое соответствует радиусу оси и конструктивно не может быть большим.Known centrifuges for cleaning liquids (centrifugal filters) with an active hydraulic drive, containing a housing, a rotor mounted inside it, mounted on an axis, channels for supplying and discharging the fluid to be cleaned, and a hydraulic rotor drive containing tangential nozzles (slots) in a fixed axis [A.S. USSR 272727, F01m,
Таким образом, для эффективной работы гидропривода ротора требуется повышенный расход жидкости, что приводит к большим гидравлическим потерям и отрицательно сказывается на сепарационной эффективности центрифуги.Thus, for the effective operation of the rotor hydraulic drive, an increased fluid flow rate is required, which leads to large hydraulic losses and adversely affects the separation efficiency of the centrifuge.
Известна центрифуга для очистки жидкости [А.с. СССР 601048, В04В 1/02, В04В 9/06. Центрифуга для очистки жидкости / Чернышенко И.Я. и др. - Заявка: 2376329/23-13; 21.06.76; Опубл. 14.12.77.] с гидроприводом, работающим по принципу центростремительной радиально-осевой турбины (турбины Френсиса). Гидропривод размещен в камере под ротором центрифуги и представляет собой ряд неподвижных сопел на периферии камеры и рабочего колеса турбины с лопатками в ее центре, неизменно связанного с ротором.Known centrifuge for cleaning liquid [A.S. USSR 601048, B04B 1/02, B04B 9/06. Centrifuge for liquid purification / Chernyshenko I.Ya. and others. - Application: 2376329 / 23-13; 06/21/76; Publ. 14.12.77.] With a hydraulic actuator operating on the principle of a centripetal radial-axial turbine (Francis turbine). The hydraulic actuator is placed in the chamber under the centrifuge rotor and is a series of fixed nozzles on the periphery of the chamber and the turbine impeller with blades in its center, which is invariably connected with the rotor.
Недостатками этой центрифуги является сложность изготовления деталей гидропривода, большое гидравлическое сопротивление.The disadvantages of this centrifuge are the complexity of manufacturing parts of the hydraulic drive, high hydraulic resistance.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является центрифуга для очистки жидкости [А.с. SU 1743644, В04В 1/00. Центрифуга для очистки жидкости / Ходаков В.А. - Заявка: 4849876/13; 10.07.90; Опубл. 30.06.92. Бюл. №24.], содержащая вертикальный цилиндрический корпус с основанием и крышкой, размещенный внутри него и установленный на полых полуосях ротор с колонкой, имеющий каналы для подвода и отвода жидкости, гидропривод, содержащий лопастную турбину, укрепленную внутри нижней полуоси и по меньшей мере один патрубок для подвода исходной жидкости. С целью повышения степени очистки путем увеличения частоты вращения ротора в основании корпуса соосно ротору выполнена цилиндрическая ускорительная камера для создания вихревого движения поступающей жидкости, при этом патрубок для подвода исходной жидкости прикреплен тангенциально относительно внутренней цилиндрической поверхности камеры, причем нижняя часть лопастной турбины размещена внутри этой камеры непосредственно над ее днищем.Closest to the proposed design is a centrifuge for cleaning liquid [A.S. SU 1743644, B04B 1/00. Centrifuge for liquid purification / Khodakov V.A. - Application: 4849876/13; 07/10/90; Publ. 06/30/92. Bull. No. 24.], Containing a vertical cylindrical body with a base and a cover, a rotor with a column mounted on the hollow half shafts, a rotor with a column having channels for supplying and discharging liquid, a hydraulic actuator containing a blade turbine, mounted inside the lower half shaft and at least one nozzle for supplying the original fluid. In order to increase the degree of purification by increasing the rotor speed at the base of the housing, a cylindrical accelerating chamber is made coaxially with the rotor to create a swirling movement of the incoming fluid, while the nozzle for supplying the initial fluid is attached tangentially relative to the inner cylindrical surface of the chamber, with the lower part of the blade turbine located inside this chamber directly above its bottom.
К недостаткам этой центрифуги можно отнести ее значительное гидравлическое сопротивление, сложность изготовления лопастной турбины, а также ошибочное представление о вихревой камере, как об ускорительной. Для вязких жидкостей эффект возрастания линейной скорости вихря по мере приближению к центру, как показывают теория и эксперимент, незначителен. Поэтому КПД этого гидропривода низок и добиться высоких скоростей вращения ротора в данной центрифуге проблематично. Кроме того вывод очищенной жидкости производится через верхнюю полуось ротора. При этом вследствие неизбежных утечек через уплотнение между вращающимся ротором и его неподвижной опорой часть жидкости будет попадать сверху на ротор и разбрызгиваться им. Это создаст значительное дополнительное сопротивление вращению, а значит ухудшит эффективность очистки.The disadvantages of this centrifuge are its significant hydraulic resistance, the complexity of manufacturing a blade turbine, as well as the erroneous idea of a vortex chamber as an accelerator. For viscous fluids, the effect of an increase in the linear velocity of the vortex as it approaches the center, as shown by theory and experiment, is negligible. Therefore, the efficiency of this hydraulic drive is low and it is problematic to achieve high rotor speeds in this centrifuge. In addition, the output of the purified liquid is made through the upper axis of the rotor. In this case, due to inevitable leaks through the seal between the rotating rotor and its fixed support, part of the liquid will fall from above onto the rotor and be sprayed by it. This will create significant additional resistance to rotation, and therefore degrade the cleaning efficiency.
Вместе с тем использование вихревой камеры как направляющего аппарата турбиной ступени гидропривода центрифуг рационально.At the same time, the use of a vortex chamber as a guiding apparatus for a turbine of a centrifuge hydraulic drive stage is rational.
Цель изобретения состоит в повышении эффективности очистки жидкости за счет увеличения частоты вращения ротора, обусловленного снижением гидравлического сопротивления центрифуги, повышением КПД ее гидропривода и снижением момента сопротивления вращению, а также упрощении конструкции центрифуги.The purpose of the invention is to increase the efficiency of liquid purification by increasing the rotor speed, due to a decrease in the hydraulic resistance of the centrifuge, increasing the efficiency of its hydraulic drive and reducing the moment of resistance to rotation, as well as simplifying the design of the centrifuge.
Достижение этой цели опирается на особенности истечения жидкости из вихревой камеры. Исследователями вихревых потоков [Хавкин, Ю.И. Центробежные форсунки / Ю.И. Хавкин. Л.: Машиностроение, 1976.; Гольдштик, М.А. Вихревые потоки / М.А. Гольдштик. - Новосибирск: Наука, 1981.] установлено, что из центрального отверстия вихревой камеры жидкость истекает достаточно тонким кольцевым слоем и по выходу из отверстия образует конический расходящийся поток, например, как показано на фиг. 1. Приосевая зона камеры либо заполнена воздухом, либо при наличии противодавления - жидкостью. Этот объем непроточен. Радиус центральной приосевой зоны rm, толщина кольцевого слоя tc, предельный угол конусности потока βmax зависят от радиуса выходного отверстия камеры r1, расхода жидкости, скорости ее вращения на выходе и могут быть вычислены по известным формулам /5, 6/. Таким образом, если использовать естественные границы потока на выходе из вихревой камеры, то тип турбиной ступени гидропривода получается радиально-осевым, центробежным.Achieving this goal is based on the characteristics of the flow of fluid from the vortex chamber. Vortex Flow Researchers [Khavkin, Yu.I. Centrifugal nozzles / Yu.I. Khavkin. L .: Engineering, 1976 .; Goldshtik, M.A. Vortex flows / M.A. Goldstick. - Novosibirsk: Nauka, 1981.] it was established that liquid flows out of the central opening of the vortex chamber by a sufficiently thin annular layer and forms a conical divergent flow at the exit from the opening, for example, as shown in FIG. 1. The paraxial zone of the chamber is either filled with air, or in the presence of back pressure, with liquid. This volume is leaking. The radius of the Central paraxial zone r m , the thickness of the annular layer t c , the limiting angle of the conicity of the stream β max depend on the radius of the outlet of the chamber r 1 , fluid flow rate, its rotation speed at the outlet and can be calculated using the well-known formulas / 5, 6 /. Thus, if we use the natural boundaries of the flow at the outlet of the vortex chamber, then the type of turbine of the hydraulic drive stage is obtained radially axial, centrifugal.
В этой связи предлагается полнопоточная центрифуга с вихревым приводом, представляющим собой радиально-осевую центробежную турбину. Ее направляющий аппарат в виде вихревой камеры содержит один или несколько тангенциальных входных каналов и формирует вращающийся и конически расходящийся поток на выходе из центрального отверстия.In this regard, a full-flow centrifuge with a vortex drive, which is a radial-axial centrifugal turbine, is proposed. Its guiding apparatus in the form of a vortex chamber contains one or more tangential inlet channels and forms a rotating and conically diverging stream at the outlet of the central hole.
Рабочее колесо турбины имеет лопатки и каналы проточной зоны, расположенные под тем же углом конусности. Через эти каналы и отверстия в колонке, поток поступает в сепарирующую полость ротора.The impeller of the turbine has blades and channels of the flow zone located at the same taper angle. Through these channels and openings in the column, the flow enters the separating cavity of the rotor.
Кроме того, вывод жидкости из ротора осуществляется через его нижний шип, размещенный в центральной нерабочей зоне вихревой камеры. Благодаря этому снижается момент сопротивления вращению ротора вследствие отсутствия утечек жидкости в уплотнении его верхней опоры.In addition, the liquid is removed from the rotor through its lower spike located in the central inoperative zone of the vortex chamber. This reduces the moment of resistance to rotation of the rotor due to the absence of fluid leaks in the seal of its upper support.
Предлагаемое изобретение поясняется иллюстрациями.The invention is illustrated by illustrations.
На фиг. 1 представлена схема, поясняющая работу вихревой камеры. На фиг. 2 представлена схема полнопоточной центрифуги с вихревым приводом. На фиг. 3 показан вид вихревой камеры по сечению А-А. На фиг. 4 представлено рабочее колесо турбины.In FIG. 1 is a diagram explaining the operation of the vortex chamber. In FIG. 2 is a diagram of a full-flow centrifuge with a vortex drive. In FIG. 3 shows a view of the vortex chamber along section AA. In FIG. 4 shows a turbine impeller.
Центрифуга (фиг. 2) состоит из корпуса 1 с основанием 2 и крышкой 3, установленного в них в подшипниках 4, 5 ротора, включающего колонку 6 и барабан 7, скрепленных гайкой 8. В основании 2 корпуса размещена вихревая камера 9 направляющего аппарата турбины гидропривода с несколькими тангенциальными входными каналами. Через ее центральную нерабочую зону проходит нижний шип колонки ротора, опирающийся на подшипник 4. В нижней части колонки 6 снаружи установлено рабочее колесо 10 турбины конической формы с рядом радиальных каналов прямоугольного сечения. Колесо зафиксировано на валу колонки коническим фланцем 11, который вместе с каналами образует проточную зону центробежной радиально-осевой турбины. Напротив каждого канала колеса в днище колонки выполнены отверстия для ввода жидкости из турбинной ступени в сепарирующую полость ротора. Вывод жидкости из ротора осуществляется через систему радиальных каналов, образованных крышкой барабана 7 и колонкой 6, центральное сверление в ней, нижний шип, проходящий через вихревую камеру 9 и далее отверстие в основании 2 центрифуги. Кроме того в основании 2 выполнен дренажный канал 12 для отвода утечек жидкости через цилиндрическое уплотнение вихревой камеры 9 с коническим фланцем 11 турбинного колеса.The centrifuge (Fig. 2) consists of a
Центрифуга работает следующим образом. Очищаемая жидкость под давлением подается на периферию вихревой камеры 9 (фиг. 2, 3). Пройдя тангенциальные каналы камеры, поток закручивается и растекается коническим слоем из ее верхнего центрального отверстия, попадая в каналы рабочего колеса 10 турбины. При этом закрученный поток взаимодействует с лопатками колеса и приводит ротор во вращение. Перемещаясь вдоль каналов в радиально-осевом направлении, жидкость через отверстия в днище колонки 6 поступает в сепарирующую полость ротора и устремляется вверх вдоль оси его вращения. В верхней части ротора очищенная в центробежном поле жидкость через радиальные каналы колонки поступает в ее центральное сверление, откуда направляется вниз. Таким образом, вывод жидкости из ротора осуществляется через его нижнюю опору, которая располагается в центральной непроточной зоне вихревой камеры 9.The centrifuge operates as follows. The cleaned liquid under pressure is supplied to the periphery of the vortex chamber 9 (Fig. 2, 3). Having passed the tangential channels of the chamber, the flow swirls and spreads in a conical layer from its upper central hole, falling into the channels of the
Незначительные утечки жидкости через цилиндрическое уплотнение турбинной ступени - между вихревой камерой 9 и коническим фланцем 11 рабочего колеса 10 собираются в полости основания 2 центрифуги под ротором и отводятся через дренажный канал 12. В этом случае они не попадают на ротор и, следовательно, не оказывают дополнительного сопротивления его вращению.Minor fluid leaks through the cylindrical seal of the turbine stage - between the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135898A RU2725791C1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Full-flow centrifuge with vortex drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135898A RU2725791C1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Full-flow centrifuge with vortex drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725791C1 true RU2725791C1 (en) | 2020-07-06 |
Family
ID=71510418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135898A RU2725791C1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Full-flow centrifuge with vortex drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725791C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758406C1 (en) * | 2020-12-14 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Centrifuge with vortex drive and adjustable flow of cleaned liquid |
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 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU649471A1 (en) * | 1976-09-08 | 1979-02-28 | Ярославское Объединение По Производству Автомобильных Двигателей "Автодизель" | Full-flow centrifuge |
SU865410A1 (en) * | 1979-12-27 | 1981-09-23 | Московский Автомобильный Завод Им.И.А.Лихачева (Производственное Объединение Зил) | Liquid cleaning centrifuge |
SU1128986A1 (en) * | 1982-12-01 | 1984-12-15 | Предприятие П/Я В-8748 | Centrifuge for cleaning oil in internal combustion engine |
US5096581A (en) * | 1986-07-23 | 1992-03-17 | Ae Plc | Centrifugal oil filter |
SU1743644A1 (en) * | 1990-07-10 | 1992-06-30 | Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Centrifuge for cleaning liquids |
RU2067892C1 (en) * | 1993-07-30 | 1996-10-20 | Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Centrifugal liquid cleaner |
RU2092000C1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-10-10 | Иван Павлович Ксеневич | Liquid cleaning apparatus |
US7713185B2 (en) * | 2004-03-17 | 2010-05-11 | Hengst Gmbh & Co., Kg | Impulse centrifuge for the purification of the lubricating oil from an internal combustion engine |
-
2019
- 2019-11-07 RU RU2019135898A patent/RU2725791C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU649471A1 (en) * | 1976-09-08 | 1979-02-28 | Ярославское Объединение По Производству Автомобильных Двигателей "Автодизель" | Full-flow centrifuge |
SU865410A1 (en) * | 1979-12-27 | 1981-09-23 | Московский Автомобильный Завод Им.И.А.Лихачева (Производственное Объединение Зил) | Liquid cleaning centrifuge |
SU1128986A1 (en) * | 1982-12-01 | 1984-12-15 | Предприятие П/Я В-8748 | Centrifuge for cleaning oil in internal combustion engine |
US5096581A (en) * | 1986-07-23 | 1992-03-17 | Ae Plc | Centrifugal oil filter |
SU1743644A1 (en) * | 1990-07-10 | 1992-06-30 | Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Centrifuge for cleaning liquids |
RU2067892C1 (en) * | 1993-07-30 | 1996-10-20 | Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Centrifugal liquid cleaner |
RU2092000C1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-10-10 | Иван Павлович Ксеневич | Liquid cleaning apparatus |
US7713185B2 (en) * | 2004-03-17 | 2010-05-11 | Hengst Gmbh & Co., Kg | Impulse centrifuge for the purification of the lubricating oil from an internal combustion engine |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758406C1 (en) * | 2020-12-14 | 2021-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Centrifuge with vortex drive and adjustable flow of cleaned liquid |
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 |
---|---|---|
JP3609292B2 (en) | High performance soot removal centrifuge | |
KR930009499B1 (en) | Rotary vortex separator for a heterogeneous liquid | |
FI89561B (en) | Foerfarande Foer rening av en gasstroem som innehaoller partiklar och en gasreningsanordning eller partikeltillvaratagningsanordning i form av ett virvelroer | |
US6602180B2 (en) | Self-driven centrifuge with vane module | |
SE520453C2 (en) | An apparatus for simultaneously purifying a liquid and a gas | |
SE0302463D0 (en) | An apparatus for purifying a gas | |
WO2010090578A1 (en) | A plant for separating oil from a gas mixture, and a method for separating oil from a gas mixture | |
US9266122B2 (en) | Centrifugal separator having a feed accelerator | |
RU2725791C1 (en) | Full-flow centrifuge with vortex drive | |
US2996187A (en) | payne | |
US4161448A (en) | Combined separator and pump with dirty phase concentrator | |
US4508530A (en) | Energy recuperation centrifuge | |
US4336039A (en) | Geothermal turbine | |
CN1033622C (en) | Centrifugal separator | |
KR860000481A (en) | Vortex Pump | |
US2748668A (en) | Separator-pumping operation for paper stock | |
RU2786627C1 (en) | Centrifuge with upper location of vortex hydraulic drive and open case | |
SE501197C2 (en) | Methods in a centrifugal separator regulate the outflow of a separated liquid and a centrifugal separator to carry out the method | |
RU2758406C1 (en) | Centrifuge with vortex drive and adjustable flow of cleaned liquid | |
KR0155957B1 (en) | Centrifugal separator having energy transformation | |
RU2772339C1 (en) | Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement | |
US4283005A (en) | Pump and centrifugal separator apparatus | |
US1882390A (en) | Centrifugal machine | |
RU2518769C1 (en) | Turbopump for two fluids | |
SU1743644A1 (en) | Centrifuge for cleaning liquids |