RU2772339C1 - Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement - Google Patents

Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement Download PDF

Info

Publication number
RU2772339C1
RU2772339C1 RU2021106257A RU2021106257A RU2772339C1 RU 2772339 C1 RU2772339 C1 RU 2772339C1 RU 2021106257 A RU2021106257 A RU 2021106257A RU 2021106257 A RU2021106257 A RU 2021106257A RU 2772339 C1 RU2772339 C1 RU 2772339C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
centrifuge
liquid
column
hydraulic drive
Prior art date
Application number
RU2021106257A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Снежко
Владимир Андреевич Снежко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2772339C1 publication Critical patent/RU2772339C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: centrifugal apparatus.
SUBSTANCE: invention relates to apparatuses for separating liquid inhomogeneous systems by means of centrifugal forces. Proposed centrifuge consists of a body with a base and a cover, a rotor including a column and a drum. The body of the guide apparatus of the hydraulic drive turbine, wherein the lower support of the rotor and the vortex chamber are installed, is attached to the base. Installed in the lower part of the column is a conical turbine impeller with radial channels by means whereof the contaminated liquid from the hydraulic drive enters the separating cavity of the rotor. The purified liquid is output from the rotor through the radial channels of the column, the central drilling therein, and the lower support of the rotor. A deflector cap is installed in the lower part of the base of the body so as to form a compact cavity for collecting leaking liquid from the rotor seals and preventing the splashing thereof. A jet pump consisting of a case, a nozzle, and a diffuser is attached to the body of the guide apparatus, wherein the output from the diffuser is provided tangentially into the annular cavity at the input of the vortex chamber. The receiving chamber of the jet pump is connected with the cavity at the base of the centrifuge under the deflector cap by a drain channel. Thus, the leaking contaminated liquid concentrated in said cavity is forcibly pumped and directed back to the hydraulic drive of the centrifuge.
EFFECT: improvement in the quality of liquid purification.
1 cl, 2 dwg

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 непосредственно при эксплуатации машин.The invention relates to devices designed to separate liquid heterogeneous systems using centrifugal forces, and can be used to remove mechanical impurities and water from oils, fuels, hydraulic and washing fluids during their regeneration, as well as directly during the operation of machines.

Известна полнопоточная центрифуга с вихревым приводом [Патент на изобретение RU 2725791 C1, В04В 1/02, В04В 3/00, В04В 9/06. Полнопоточная центрифуга с вихревым приводом / Снежко А.В., Снежко В.А. - Заявка: 2019135898; 07.11.2019; опубл. 06.07.2020. Бюл. №19.] для очистки жидкостей, содержащая корпус с основанием и крышкой, размещенный внутри него на подшипниках ротор, включающий барабан, колонку с каналами для подвода и отвода очищаемой жидкости, гидропривод турбинного типа, состоящий из направляющего аппарата, установленного в основании корпуса под ротором и рабочего колеса, прикрепленного к колонке ротора. Гидропривод представляет собой центробежную радиально-осевую турбину. Ее направляющий аппарат в виде вихревой камеры, имеет один или несколько тангенциальных входных каналов и формирует вращающийся и конически расходящийся поток на выходе из центрального отверстия. Рабочее колесо турбины имеет лопатки и каналы проточной зоны, расположенные под тем же углом конусности. Через них поток вводится во внутреннюю область ротора через систему отверстий в колонке. Вывод очищенной жидкости из ротора осуществляется через нижний шип колонки, размещенный в центральной нерабочей зоне вихревой камеры.Known full-flow centrifuge with a vortex drive [Patent for invention RU 2725791 C1, B04B 1/02, B04B 3/00, B04B 9/06. Full-flow centrifuge with a vortex drive / Snezhko A.V., Snezhko V.A. - Application: 2019135898; 07.11.2019; publ. 07/06/2020. Bull. No. 19.] for cleaning liquids, containing a body with a base and a cover, a rotor placed inside it on bearings, including a drum, a column with channels for supplying and discharging the liquid being cleaned, a turbine-type hydraulic drive, consisting of a guide vane installed in the base of the body under the rotor and an impeller attached to the rotor column. The hydraulic drive is a centrifugal radial-axial turbine. Its guide vane in the form of a vortex chamber has one or more tangential inlet channels and forms a rotating and conically diverging flow at the outlet of the central hole. The turbine impeller has blades and channels of the flow zone located at the same taper angle. Through them, the flow is introduced into the inner region of the rotor through a system of holes in the column. The output of the purified liquid from the rotor is carried out through the lower spike of the column, located in the central non-working zone of the vortex chamber.

Недостатком этой центрифуги является необходимость отвода из ее корпуса утечек жидкости через цилиндрическое уплотнение вращающегося ротора и направляющего аппарата гидропривода. Тем самым центрифуга теряет автономность своего размещения. Ее положение в пространстве увязано с расположением емкости, куда сбрасываются эти утечки: поскольку транспортировка жидкости гравитационная, то центрифуга должна находиться выше емкости.The disadvantage of this centrifuge is the need to remove liquid from its housing through the cylindrical seal of the rotating rotor and the guide apparatus of the hydraulic drive. Thus, the centrifuge loses the autonomy of its placement. Its position in space is linked to the location of the container where these leaks are discharged: since the transportation of liquid is gravitational, the centrifuge must be located above the container.

Такая проблема существует у многих центрифуг с гидроприводом, особенно у центрифуг со струйно-реактивным приводом, или приводом типа ковшевой турбины, в которых отводу из полости корпуса подлежат не только утечки через бесконтактные уплотнения, но и очищенная жидкость.This problem exists in many hydraulically driven centrifuges, especially jet-jet or bucket-type centrifuges, in which not only leaks through non-contact seals, but also purified liquid must be vented from the housing cavity.

Среди возможных вариантов решения автономности расположения центрифуги известен способ принудительного отвода жидкости [А. с. SU 1409330, В 04 В 3/00. Центрифуга для очистки жидкости / В.А. Снежко, Е.М. Пироженко, И.Я. Чернышенко. - Заявка: 3976701/30, 10.09.1985; Опубл. 15.07.1988. Бюл. №26. и Патент US4046315, 6.09.1977, Центробежный сепаратор с насосом для сброса (Centrifugal separator with discharge pump)], собираемой в корпусе струйно-реактивиой центрифуги - очищенной и утечек через ее уплотнения с помощью струйного насоса. Недостаток этого способа состоит в том, что эжекция отводимой очищенной жидкости осуществляется струей загрязненной жидкости. Тем самым снижается сепарационная эффективность центрифуги.Among the possible options for solving the autonomy of the location of the centrifuge, a method of forced removal of liquid is known [A. with. SU 1409330, B 04 B 3/00. Centrifuge for liquid purification / V.A. Snezhko, E.M. Pirozhenko, I.Ya. Chernyshenko. - Application: 3976701/30, 09/10/1985; Published 07/15/1988. Bull. No. 26. and Patent US4046315, 09/6/1977, Centrifugal separator with discharge pump], assembled in the body of a jet-reactive centrifuge - cleaned and leaks through its seals using a jet pump. The disadvantage of this method is that the ejection of the discharged purified liquid is carried out by a jet of contaminated liquid. This reduces the separation efficiency of the centrifuge.

Целью изобретения является обеспечение полнопоточной центрифуге с вихревым приводом независимого автономного расположения относительно объекта ее использования и улучшение качества очистки жидкости.The aim of the invention is to provide a full-flow centrifuge with a vortex drive with an independent autonomous location relative to the object of its use and to improve the quality of liquid purification.

Эта цель достигается тем, что эжекция у течек жидкости через цилиндрическое уплотнение осуществляется струйным насосом, установленным на входе в центрифугу. В этой связи, нагнетаемый в центрифугу поток загрязненной жидкости, проходя предварительно через струйный насос, засасывает также загрязненные утечки и далее после прохождения через ротор выходит из центрифуги очищенным. Таким образом, центрифуга фактически работает подобно фильтру, имеет вход под напором загрязненной жидкости и выход очищенной также под напором. Тем самым ее расположение в пространстве по отношению к обслуживаемому агрегату не ограничено.This goal is achieved by the fact that the ejection of liquid leaks through the cylindrical seal is carried out by a jet pump installed at the inlet to the centrifuge. In this regard, the stream of contaminated liquid injected into the centrifuge, passing through the jet pump, also sucks in contaminated leaks and then, after passing through the rotor, leaves the centrifuge cleaned. Thus, the centrifuge actually works like a filter, has an inlet under the pressure of the contaminated liquid and an outlet of the cleaned one also under pressure. Thus, its location in space in relation to the serviced unit is not limited.

Установка струйного насоса на входе в центрифугу снижает напор перед вихревым приводом и далее на его выходе. Однако в силу особенностей работы вихревого гидропривода такой конструктивный вариант реалистичен, поскольку известно, что получить высокую скорость вращения ротора с помощью вихревого гидропривода можно при небольшом напоре рабочей жидкости. К тому же малый объем эжектируемой жидкости (утечек) при большом объеме эжектирующей (рабочей жидкости) способствует сравнительно небольшому перепаду давлений в струйном насосе.Installing a jet pump at the inlet to the centrifuge reduces the pressure in front of the vortex drive and further at its outlet. However, due to the peculiarities of the operation of the vortex hydraulic drive, such a design option is realistic, since it is known that it is possible to obtain a high rotor speed using a vortex hydraulic drive with a small pressure of the working fluid. In addition, a small volume of ejected fluid (leaks) with a large volume of ejecting (working fluid) contributes to a relatively small pressure drop in the jet pump.

На фиг. 1 представлена схема центрифуги, на фиг. 2 - вид и разрез ее нижней части со струйным насосом.In FIG. 1 shows a diagram of a centrifuge, Fig. 2 - view and section of its lower part with a jet pump.

Центрифуга состоит из корпуса 1 с основанием 2 и крышкой 3, ротора, включающего колонку 4 и барабан 5, скрепленные гайкой 6. К основанию 2 крепится корпус 7 направляющего аппарата турбины гидропривода, в котором установлена нижняя опора ротора 8 с подшипником 9, вихревой камерой 10 с тангенциальными входными каналами и крышкой 11. Между нижней опорой ротора 8 и внутренними стенками корпуса 7 образована кольцевая цилиндрическая полость I для подачи жидкости к вихревой камере 10. В нижней части основания 2 установлен колпак-дефлектор 12, благодаря которому образуется компактная полость II для сбора утечек жидкости из уплотнений ротора.The centrifuge consists of a housing 1 with a base 2 and a cover 3, a rotor including a column 4 and a drum 5, fastened with a nut 6. A housing 7 of the hydraulic drive turbine guide vane is attached to the base 2, in which the lower support of the rotor 8 is installed with a bearing 9, a vortex chamber 10 with tangential inlet channels and a cover 11. An annular cylindrical cavity I is formed between the lower support of the rotor 8 and the inner walls of the housing 7 for supplying liquid to the vortex chamber 10. A deflector cap 12 is installed in the lower part of the base 2, due to which a compact cavity II is formed for collecting fluid leaks from the rotor seals.

К корпусу 7 направляющего аппарата крепится струйный насос, состоящий из обоймы 13, сопла 14, диффузора 15, причем выход из диффузора 15 осуществляется тангенциально в цилиндрическую полость I корпуса 7 направляющего аппарата турбины гидропривода, а приемная камера III насоса между его обоймой 13, диффузором 15 и соплом 14 соединена дренажным каналом 16 с полостью II корпуса под колпаком-дефлектором 12.A jet pump is attached to the housing 7 of the guide vane, consisting of a holder 13, a nozzle 14, a diffuser 15, and the exit from the diffuser 15 is carried out tangentially into the cylindrical cavity I of the housing 7 of the guide vane of the hydraulic drive turbine, and the receiving chamber III of the pump between its holder 13, the diffuser 15 and the nozzle 14 is connected by a drainage channel 16 with the cavity II of the housing under the cap-deflector 12.

В нижней части колонки 4 ротора снаружи установлено коническое рабочее колесо турбины 17 с радиальными каналами прямоугольного сечения.In the lower part of the column 4 of the rotor, a conical turbine impeller 17 with radial channels of rectangular cross section is installed outside.

Коническое рабочее колесо турбины 17 зафиксировано на валу колонки коническим фланцем 18, который вместе с каналами образует проточную зону центробежной радиально-осевой турбины. Напротив каждого канала колеса в днище колонки 4 выполнены отверстия для ввода жидкости из турбинной ступени в сепарирующую полость ротора. Вывод жидкости из ротора осуществляется через систему радиальных каналов, образованных крышкой барабана 5 и колонкой 4, центральное сверление в пей и нижнюю опору ротора 8.The conical impeller of the turbine 17 is fixed on the column shaft by a conical flange 18, which, together with the channels, forms the flow zone of the centrifugal radial-axial turbine. Opposite each channel of the wheel in the bottom of the column 4 there are holes for introducing liquid from the turbine stage into the separating cavity of the rotor. The output of liquid from the rotor is carried out through a system of radial channels formed by the drum cover 5 and column 4, central drilling into the hole and the lower support of the rotor 8.

В крышке 3 установлена верхняя опора ротора 19 с подшипником 20.In the cover 3, the upper support of the rotor 19 with the bearing 20 is installed.

Центрифуга работает следующим образом.The centrifuge works as follows.

Очищаемая жидкость под давлением подастся в сопло 14 струйного насоса (фиг. 1, 2), проходит диффузор 15, создавая разряжение в приемной камере III насоса, и нагнетается тангенциально в кольцевую цилиндрическую полость I корпуса 7 направляющего аппарата турбины гидропривода. Далее закрученный предварительно поток проходит тангенциальные каналы вихревой камеры 10, приобретая кинетический момент, и растекается коническим слоем из верхнего центрального отверстия крышки 11 вихревой камеры, попадая в каналы конического рабочего колеса турбины 17. При этом поток взаимодействует с лопатками колеса и приводит ротор во вращение. Перемещаясь вдоль каналов в радиально-осевом направлении, жидкость через отверстия в днище колонки 4 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 и днища барабана 5 поступает в ее центральное сверление, откуда направляется вниз. Вывод очищенной жидкости из ротора осуществляется через отверстие в его нижней опоре ротора 8.The liquid to be cleaned under pressure will be supplied to the nozzle 14 of the jet pump (Fig. 1, 2), passes the diffuser 15, creating a vacuum in the intake chamber III of the pump, and is injected tangentially into the annular cylindrical cavity I of the casing 7 of the guide vane of the hydraulic drive turbine. Further, the swirling preliminarily flow passes the tangential channels of the vortex chamber 10, acquiring a kinetic moment, and spreads in a conical layer from the upper central opening of the cover 11 of the vortex chamber, falling into the channels of the conical impeller of the turbine 17. In this case, the flow interacts with the wheel blades and sets the rotor in rotation. Moving along the channels in the radial-axial direction, the liquid through the holes in the bottom of the column 4 enters the separating cavity of the rotor and rushes up along the axis of its rotation. In the upper part of the rotor, the liquid purified in the centrifugal field through the radial channels of the column and the bottom of the drum 5 enters its central drilling, from where it goes down. The output of the purified liquid from the rotor is carried out through the hole in its lower support of the rotor 8.

Утечки загрязненной жидкости через бесконтактное цилиндрическое уплотнение турбинной ступени - между крышкой 11 вихревой камеры и коническим фланцем 18 рабочего колеса при вращении ротора отбрасываются на периферию и благодаря колпаку-дефлектору 12 концентрируются в узкой полости II основания 2 центрифуги. Поскольку эта полость соединена дренажным каналом 16 с приемной камерой III струйного насоса, то происходит принудительное откачивание этих утечек и направление их в составе основного потока обратно к гидроприводу центрифуги. Таким образом, наличие колпака-дефлектора 12 предотвращает разбрызгивание жидкости во внутренней полости корпуса 1 центрифуги, попадание ее на ротор и, тем самым, оказания дополнительного сопротивления его вращению.Contaminated liquid leaks through the non-contact cylindrical seal of the turbine stage - between the cover 11 of the vortex chamber and the conical flange 18 of the impeller during rotation of the rotor are thrown to the periphery and, thanks to the cap-deflector 12, are concentrated in the narrow cavity II of the base 2 of the centrifuge. Since this cavity is connected by a drainage channel 16 to the intake chamber III of the jet pump, these leaks are forced to be pumped out and sent back to the centrifuge hydraulic drive as part of the main flow. Thus, the presence of the cap-deflector 12 prevents liquid from splashing in the inner cavity of the centrifuge housing 1, hitting the rotor and, thereby, providing additional resistance to its rotation.

Claims (1)

Полнопоточная центрифуга с вихревым приводом и независимым автономным расположением, содержащая корпус с основанием и крышкой, размещенный внутри него на подшипниках ротор, включающий барабан, колонку с каналами для подвода и отвода очищаемой жидкости, гидропривод турбинного типа, состоящий из направляющего аппарата, установленного в основании корпуса под ротором и рабочего колеса, прикрепленного к колонке ротора, причем гидропривод представляет собой центробежную радиально-осевую турбину; ее направляющий аппарат в виде вихревой камеры имеет один или несколько тангенциальных входных каналов и формирует вращающийся и конически расходящийся поток на выходе из центрального отверстия, рабочее колесо турбины имеет лопатки и каналы проточной зоны, расположенные под тем же углом конусности, и выводит поток в периферийную внутреннюю область ротора через систему отверстий в колонке, выполненных для каждого канала колеса, отличающаяся тем, что утечки загрязненной жидкости через цилиндрическое уплотнение ротора с вихревым направляющим аппаратом откачиваются принудительно струйным насосом, установленным на входе в центрифугу, и направляются обратно в ее гидропривод, а внутренняя полость центрифуги, где собираются утечки, прикрыта колпаком-дефлектором для предотвращения их разбрызгивания и концентрации в узкой зоне.A full-flow centrifuge with a vortex drive and an independent autonomous arrangement, containing a body with a base and a cover, a rotor placed inside it on bearings, including a drum, a column with channels for supplying and removing the liquid to be cleaned, a turbine-type hydraulic drive, consisting of a guide vane installed in the base of the body under the rotor and the impeller attached to the rotor column, and the hydraulic drive is a centrifugal radial-axial turbine; its guide vane in the form of a vortex chamber has one or more tangential inlet channels and forms a rotating and conically diverging flow at the outlet from the central hole, the turbine impeller has blades and channels of the flow zone located at the same taper angle, and outputs the flow to the peripheral internal rotor area through a system of holes in the column, made for each channel of the wheel, characterized in that the leakage of contaminated liquid through the cylindrical seal of the rotor with a vortex guide vane is pumped out forcibly by a jet pump installed at the centrifuge inlet and sent back to its hydraulic drive, and the internal cavity centrifuge, where leaks are collected, is covered with a deflector cap to prevent their splashing and concentration in a narrow zone.
RU2021106257A 2021-03-10 Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement RU2772339C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772339C1 true RU2772339C1 (en) 2022-05-18

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU182958A1 (en) * REACTIVE CENTRIFUGE FOR FUEL CLEANING ^ "^ '^ OR OIL
US4557831A (en) * 1984-04-12 1985-12-10 Mack Trucks, Inc. Centrifugal filter assembly
RU2033860C1 (en) * 1991-07-03 1995-04-30 Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства Liquid-cleaning centrifuge
WO2005087383A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Hengst Gmbh & Co. Kg Impulse centrifuge for the purification of the lubricating oil from an internal combustion engine
RU2725791C1 (en) * 2019-11-07 2020-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) Full-flow centrifuge with vortex drive

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU182958A1 (en) * REACTIVE CENTRIFUGE FOR FUEL CLEANING ^ "^ '^ OR OIL
US4557831A (en) * 1984-04-12 1985-12-10 Mack Trucks, Inc. Centrifugal filter assembly
RU2033860C1 (en) * 1991-07-03 1995-04-30 Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства Liquid-cleaning centrifuge
WO2005087383A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Hengst Gmbh & Co. Kg Impulse centrifuge for the purification of the lubricating oil from an internal combustion engine
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
RU2725791C1 (en) * 2019-11-07 2020-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) Full-flow centrifuge with vortex drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP3440080B2 (en) Method and plant for purifying gas generated by a combustion engine
US7081146B2 (en) Apparatus for simultaneous cleaning of a liquid and a gas
US4333748A (en) Rotary gas/liquid separator
US8425670B2 (en) Plant for separating oil from a gas mixture, and a method for separating oil from a gas mixture
CN108290097B (en) Separator device for cleaning gases
KR102014008B1 (en) Centrifuges for Gas Cleaning
JPH11503662A (en) Centrifugal liquid purification device
US4406651A (en) Multi-phase self purging centrifuge
US4161448A (en) Combined separator and pump with dirty phase concentrator
KR890000146B1 (en) Energy recuperation centrifuge
RU2772339C1 (en) Full-flow centrifuge with a vortex drive and independent autonomous arrangement
CN106660057B (en) Centrifugal removing separator
US4283005A (en) Pump and centrifugal separator apparatus
RU2725791C1 (en) Full-flow centrifuge with vortex drive
RU2786627C1 (en) Centrifuge with upper location of vortex hydraulic drive and open case
US3847327A (en) Centrifugal separator
RU2758406C1 (en) Centrifuge with vortex drive and adjustable flow of cleaned liquid
US4045145A (en) Pitot pump with turbulence elimination
GB2028689A (en) Gas-liquid centrifugal separator
EP4272871A1 (en) A centrifugal separator comprising a turbine casing
RU2518769C1 (en) Turbopump for two fluids
RU2067892C1 (en) Centrifugal liquid cleaner
CN107096649B (en) Centrifugal separator with discharge channel
JPH0975783A (en) Centrifugal machine cleaner
KR101181734B1 (en) Operating method of centrifugal separator