УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МАСЛА ГИДРОСИСТЕМ Российский патент 2006 года по МПК F15B21/04 F04D29/22 B01D33/00 C10G31/00 

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности к устройствам для счистки масла гидросистем гидропривода. Предлагаемое устройство может быть использовано для обслуживания гидравлических систем наземно-транспортных машин, гидрооборудования, применяемого в различных областях техники, а также для очистки индустриальных турбинных и электроизоляционных масел.

Для очистки масел от механических примесей и воды значительное распространение получили методы воздействия силовых полей с применением пористых перегородок и с использованием теплофизических и массообменных явлений. Использование центробежных сил, ускоряющих процесс очистки гидравлических масел, положено в основу центрифуг, сепараторов и гидроциклонов различных конструкций. Известны, например, установка ПСМ 1-3000 и ее модификации для очистки электроизоляционных масел от воды и механических примесей (см. П.И.Шишкин и И.В.Брай «Регенерация отработанных нефтяных масел » М.: Химия, 1970 г.). Известны центробежные очистители масел, содержащие корпус и ротор с соплами (см. авт.св. СССР №659168, 1979 г., авт.св. СССР № 301162, 1969 г., авт.св. СССР № 258272, 1967 г.). Широко применяются центробежные очистители производства ФРГ, Швеции, Японии, России (стенды СОГ) и других стран.

Специально для очистки масел от свободной, эмульгированной и растворенной воды применяются устройства для вакуумирования масел при нагреве (см. И.В.Брай «Регенерация трансформаторных масел». - М.: Транспорт, 1972 г.).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для очистки масла гидросистем, содержащее вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, кран, установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, проволочный пеногаситель, размещенный в верхней части вакуумной камеры, цилиндрический барабан, размещенный в ее нижней части, внутри которого расположены конические кольца, составленные с зазором между собой, а внутренние диаметры этих колец образуют параболоид вращения, причем горизонтальные диски выполнены с центральным отверстием, а насос выполнен в виде жидкостно-кольцевого насоса, размещенного в верхней части вакуумной камеры, и центробежного, размещенного в ее нижней части на одном валу с цилиндрическим барабаном (см. патент RU 2219388 С1, кл. 7 F 15 В 21/04, В 01 D 33/00, С 10 31/00).

Недостатком устройства для очистки масла гидросистем является низкое давление, создаваемое жидкостно-кольцевым насосом в вакуумной камере - до 0,035 МПа вместо необходимого для эффективного вакуумирования масла от воды - 0,016...0,02 МПа, кроме того, возникает вероятность попадания механических примесей обратно в очищенное масло, особенно во время перерывов в работе, вибрации или наклоне устройства. Размещение барабана для очистки масла в центре конструкции устройства увеличивает трудоемкость технического обслуживания, затраты на промывку, а также снижает эффективность использования пространства вакуумной камеры.

Технический результат - повышение эффективности очистки масла от воды и механических примесей, показателей надежности устройства и наиболее полное использование пространства вакуумной камеры.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки масла гидросистем, содержащее вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, дроссель установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, насос, размещенный в верхней части вакуумной камеры на одном валу с центробежным насосом, размещенным в ее нижней части, центробежный насос выполнен в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, которые выполнены жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, а насос выполнен в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами.

Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем отличается от прототипа, описанного в патенте RU 2219388 С1, Кл. 7 F 15 В 21/04, В 01 D 33/00, С 10 31/00, тем, что центробежный насос выполнен в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, выполненным жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, насос выполнен в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами.

Таким образом, заявляемое устройство для очистки масла гидросистем соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого технического решения (устройство для очистки масла гидросистем) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежной областях позволило выявить технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа. Во-первых, использование мембранных насосов для перекачки воздуха и жидкостей. Конструкции мембранных насосов возвратно-поступательного действия, не позволяют их эффективно использовать для создания пониженного давления до пределов 0,01 МПа и менее, т.к. они не полностью вытесняют воздух из нагнетательной камеры за рабочий ход. Кроме того, известны насосы для перекачки вязких растворов путем выдавливания их через эластичные шланги. В заявляемом техническом решении кольцевой мембранный насос, входящий в конструкцию устройства для очистки масла, обеспечивает полное вытеснение воздуха из нагнетательной полости, кроме того, так как при работе устройства давление в вакуумной камере снижается, то, соответственно, снижается деформация мембраны под действием атмосферного давления и возрастает объемная производительность самого насоса, что является его дополнительным положительным качеством.

Также известны конструкции конических насосов центробежного типа, которые позволяют улавливать механические примеси в процессе работы под действием центробежных сил. Данные насосы предназначены для создания давления до 0,01 МПа и обладают незначительной грязеемкостью. Общеизвестен способ улавливания механических частиц, содержащихся в маслах, в полостях коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. В заявляемом техническом решении центробежный насос, входящий в конструкцию устройства для очистки масла, выполнен таким образом, чтобы обеспечивать и улавливание механических примесей и перекачивать масло.

Таким образом, сочетание указанных особенностей позволяет достичь эффективной и согласованной работы устройства в целом.

На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемая совокупность отличительных признаков отвечает критерию «существенные отличия», т.к. она приобрела новое свойство, заключающееся в повышении эффективности очистки масла от воды и механических примесей.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 изображено поперечное сечение мембранного кольцевого насоса, на фиг.3 показано сечение корпуса кольцевого мембранного насоса и пластины, которая пережимает мембрану.

Заявляемое устройство содержит вакуумную камеру 1, расположенную вертикально, в средней части которой расположены горизонтальные пластины с центральными отверстиями 2, в верхней части вакуумной камеры 1 расположены проволочный пеногаситель 3 и кольцевой мембранный насос, состоящий из корпуса 4, внутри которого закреплена мембрана 5, ротора 6, роликов 7 и пластины 8, которая прижимает мембрану 5 к корпусу 4 между всасывающим и нагнетательным клапанами 16. В нижней части вакуумной камеры 1 расположен корпус центробежного насоса, рабочее колесо которого состоит из верхнего диска 10 с жесткими концентрическими кольцами и лопастями 11 по краям и нижнего диска 12 с упругими концентрическими кольцами, которые имеют выступы, прижатые к жестким кольцам верхнего диска. Кроме того, устройство имеет трубопровод отвода масла 13, трубопроводы отвода воздуха и паров 14 с охлаждающим устройством 15, обратными клапанами 16 и трубопровод подвода масла 17 с последовательно установленными на нем дросселем 18 и нагревателем 19. Вакуумная камера снабжена вакуумметром 20. Ротор 6 кольцевого мембранного насоса, проволочный пеногаситель 3, верхний диск 10 и нижний диск 12 центробежного насоса расположены на одном валу 9.

Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем работает следующим образом.

При вращении вала 9, на котором размещены ротор 6 кольцевого мембранного насоса, проволочный пеногаситель 3, верхний диск 10 центробежного насоса и его нижний диск 12, происходит понижение давления в вакуумной камере 1, после чего открывается дроссель 18 и загрязненное масло, нагретое нагревателем 19, под действием атмосферного давления по трубопроводу 17 поступает в среднюю часть вакуумной камеры 1. При этом поток загрязненного масла попадает на горизонтальные пластины с центральными отверстиями 2 и постепенно стекая с верхних пластин на нижние, образует поток небольшой толщины с большой площадью свободной поверхности, что создает благоприятные условия для испарения воды и выделения воздуха. Образующаяся при вакуумировании масляная пена разрушается проволочным пеногасителем 3, а воздух и пары воды откачиваются кольцевым мембранным насосом по трубопроводу 14 через охлаждающее устройство 15. Работа кольцевого мембранного насоса заключается в том, что за счет сил упругости мембраны 5, закрепленной на внутренней части выпуклого кольцевого корпуса 4, между мембраной и корпусом создается свободный объем, который заполняется воздухом. При вращении ротора 6 закрепленные на нем ролики 7 вытесняют воздух по окружности корпуса от впускного клапана 16 к выпускному, тем самым обеспечивая перекачку воздуха. Пластина 8, которая пережимает мембрану 5 между клапанами 16, образует всасывающие и нагнетательные полости насоса. Откачка очищенного от воды масла производится центробежным насосом только при достижении им частоты вращения, при которой центробежные силы деформируют упругие концентрические кольца нижнего диска 12 и между ними и концентрическими кольцами верхнего диска 10 образуются зигзагообразные каналы, по которым масло движется за счет центробежных сил к лопастям 11 насоса и далее откачивается по трубопроводу отвода масла 13. При прохождении зигзагообразных каналов механические примеси под действием центробежных сил будут осаждаться по краям концентрических колец верхнего 10 и нижнего 12 дисков. После прекращения работы центробежного насоса упругие концентрические кольца нижнего диска 12 прижимаются выступами к кольцам верхнего диска, образуя замкнутые полости, в которых происходит накопление механических примесей. При необходимости очистки механических примесей, которые будут накапливаться в полостях насоса, они могут быть удалены путем снятия нижнего диска центробежного насоса.

Вакуумметр 20 определяет величину пониженного давления в вакуумной камере. Частота вращения центробежного насоса определяет необходимую величину подачи загрязненного масла в вакуумную камеру 1 в зависимости от загрязненности масла водой.

Таким образом, использование заявляемого технического устройства позволяет повысить эффективность очистки масел от воды и механических примесей за счет использования кольцевого мембранного насоса, который обеспечивает необходимый уровень пониженного атмосферного давления в вакуумной камере и центробежного насоса, который выполняет функции очистительного устройства, что также позволяет более эффективно использовать пространство вакуумной камеры.

Устройство предназначено для очистки масла гидросистем. Устройство содержит вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, дроссель, установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, насос, размещенный в верхней части вакуумной камеры на одном валу с центробежным насосом, размещенным в ее нижней части, при этом центробежный насос выполнен в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, выполненным жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, насос выполнен в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами. Технический результат - повышение эффективности очистки масла от воды и механических примесей. 1 ил.

Устройство для очистки масла гидросистем, содержащее вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, дроссель, установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, насос, размещенный в верхней части вакуумной камеры на одном валу с центробежным насосом, размещенным в ее нижней части, отличающееся тем, что центробежный насос выполнен в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, выполненным жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, а насос выполнен в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами.