УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК A01B71/00 B04B1/06 B04B1/00 

Изобретение относится к средствам очистки жидкости, которые могут применяться, например, в сельскохозяйственном машиностроении и т.д.

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.

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.

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.

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.

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.

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".

А так как в результате получается новый эффект, заключающийся в более высокой степени очистки жидкости, то заявленное соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлено устройство в разрезе, на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1.

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.

Устройство работает следующим образом.

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.

Применение указанного устройства позволяет эффективно осуществлять очистку жидкости при существенно больших оборотах ротора, также имеется возможность эффективной и простой очистки внутренней части барабана.

Использованная литература
1. Патент ФРГ N 3213087, 1983 г.

2. А.М.Гуревич, А.К.Болотов, В.И.Судницын Конструкция тракторов и автомобилей, М. Агропромиздат, 1989 г. с. 97 99.

Использование: средства для очистки жидкости, применяемые преимущественно в сельскохозяйственном машиностроении. Сущность изобретения: ротор в виде барабана укреплен на колонке, установленной на подшипниках в корпусе. Очищаемая жидкость подается в барабан через входное осевое отверстие, более плотная часть ее оттесняется к боковым стенкам барабана, а из осевой зоны барабана, ограниченной цилиндрической перегородкой, очищенная жидкость поступает в выходной канал. Вращение барабана обеспечивается за счет реактивной струи, выходящей из реактивных сопел, расположенных с внешней стороны барабана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки жидкости, содержащее корпус с крышкой, в котором установлен ротор, включающий барабан, колонку, размещенную на его оси, имеющую соосные входной и выходной осевые 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, отличающееся тем, что оно 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 уплотнителей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в виде дефлектора выполнена внутренняя поверхность центральной части верхнего основания барабана. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиальные каналы выполнены под углом к оси симметрии входного и выходного осевых каналов.