ЦЕНТРИФУГА И РОТОР ЦЕНТРИФУГИ Российский патент 2014 года по МПК B04B1/10 B04B5/00 

[1] Изобретение относится к центрифуге, предназначенной для отделения твердого вещества от жидкости, в частности, от смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, но и от других жидкостей, которые содержат твердые вещества, отделяемые ускорением, имеющей корпус центрифуги и ротор центрифуги, содержащий вал ротора, с возможностью вращения установленный в корпусе центрифуги, который может приводиться посредством отдельного привода и выполнен частично как полый вал, и барабан для центрифугирования, который может вращаться вместе с валом ротора, причем во внутреннее пространство указанного барабана для центрифугирования через полость полого вала может подаваться жидкость, подлежащая сепарации, и в указанном барабане для центрифугирования выполнено, по меньшей мере, одно сливное отверстие, предназначенное для вытекания жидкости из внутреннего пространства. Изобретение относится также к ротору центрифуги, предназначенной для отделения твердого вещества от жидкости, в частности, от смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, имеющему вал, который выполнен, по меньшей мере, частично как полый вал, и имеющей барабан для центрифугирования, который может вращаться посредством вала ротора, причем во внутреннее пространство указанного барабана для центрифугирования через полость полого вала может подаваться жидкость, подлежащая сепарации.

[2] В известных технических решениях центрифуги, обычно в виде центрифуг со свободной струей, располагают в системе смазки двигателя внутреннего сгорания, чтобы твердое вещество, которое может содержаться в смазочном масле и которое может ухудшить свойства смазочного масла, не только отфильтровывалось посредством соответствующих фильтров, но и отделялось посредством центрифугирования и ускорения в барабане для центрифугирования центрифуги. В центрифугах при непрерывной эксплуатации внутреннее пространство барабана для центрифугирования постепенно забивается отделенным твердым веществом, превращающимся в сухое запекшееся твердое вещество, которое увеличивает общий вес барабана для центрифугирования и, таким образом, создает большие нагрузки на подшипник для установки ротора центрифуги в корпусе центрифуги. При длительной эксплуатации все внутреннее пространство барабана для центрифугирования постепенно заполняется, и разделительная способность снижается. Для того чтобы восстановить полную рабочую производительность, уже предложено создать ротор центрифуги или барабан для центрифугирования как заменяемую деталь. В документе GB 2160796 А, например, барабан для центрифугирования расположен на валу ротора центрифуги съемным образом, и, как результат разборной конструкции корпуса центрифуги, барабан для центрифугирования через определенное время работы можно сменить или заменить новым барабаном для центрифугирования.

[3] В дополнение к центрифугам со свободной струей, известны также центрифуги, такие, как, например, лабораторные центрифуги, в которых ротор центрифуги приводится посредством отдельного привода, чтобы позволить использовать центрифугу независимо от давления жидкости, подлежащей сепарации, путем использования центробежного ускорения и разницы в плотности между, во-первых, частицами твердого вещества и, во-вторых, жидкостью, и чтобы позволить отделять частицы твердого вещества от жидкости. В центрифугах, которые приводятся внешними двигателями, частоты вращения барабана для центрифугирования могут превышать 5000 мин^-1.

[4] Целью изобретения является создание центрифуги, которая, будучи установленной на двигателе внутреннего сгорания, исключает возникновение больших нагрузок на подшипник для установки ротора центрифуги, образующихся вследствие накопления в барабане центрифуги сухого отделенного твердого вещества, позволяя разгружать барабан для центрифугирования без необходимости проведения разборки корпуса центрифуги.

[5] Указанная цель достигается, в соответствии с настоящим изобретением, центрифугой, в которой барабан для центрифугирования содержит нижнюю часть барабана и верхнюю часть барабана, свободно опирающуюся на указанную нижнюю часть барабана и направляемую для аксиального перемещения на валу ротора, и которая может перемещаться посредством механизма разъединения параллельно оси ротора в открытое положение, в котором для саморазгрузки внутреннего пространства нижняя часть барабана и верхняя часть барабана отстоят друг от друга и могут вращаться с валом ротора. Как результат разделенной конструкции барабана для центрифугирования с верхней частью барабана и нижней частью барабана, опирающихся друг на друга лишь практически свободно, обеспечена возможность открывать барабан для центрифугирования, чтобы затем осуществить саморазгрузку посредством вращения вала ротора при открытом барабане для центрифугирования. В предлагаемой центрифуге нижняя часть барабана и верхняя часть барабана разделены или разнесены посредством механизма разъединения, которым верхнюю часть барабана можно поднимать, в частности, перемещать относительно нижней части барабана параллельно оси вала ротора, причем механизм разъединения, когда включен или действует, также позволяет верхней части барабана и нижней части барабана вращаться посредством вала ротора и в положении разгрузки.

[6] В предпочтительном варианте осуществления механизм разъединения соединен с опорным кольцом, на котором посредством вращающегося подшипника с возможностью вращения установлена верхняя часть барабана. При таком решении верхняя часть барабана для центрифугирования может вращаться относительно простым образом, даже когда нижняя часть барабана и верхняя часть барабана разнесены посредством механизма разъединения, поскольку вращающийся подшипник в опорном кольце может служить, по меньшей мере, опорою с возможностью вращения для поднятой верхней части барабана, и само опорное кольцо может оставаться позиционно неподвижным и, таким образом, взаимодействовать с неподвижным механизмом разъединения. В особенно предпочтительном варианте осуществления механизм разъединения имеет разъединительный рычаг, установленный с возможностью наклона на корпусе центрифуги, одна часть рычага которого соединена с опорным кольцом, а другая рычага с приводным механизмом. В качестве приводного механизма можно, в частности, использовать подходящий привод, например, шпиндельный электропривод или магнитный подъемный привод, чтобы вызвать перемещение одного конца разъединительного рычага путем приведения привода в действие, причем указанный разъединительный рычаг за счет центрально или эксцентрично расположенного наклонного подшипника вызывает противоположное перемещение другого разъединительного рычага, которое вызывает подъемное перемещение опорного кольца и посредством кольца также верхней части барабана. Особенно преимущественно, если опорное кольцо соединено с частью рычага с аксиальным свободным ходом, поскольку в закрытом положении барабана для центрифугирования, в котором нижняя часть барабана и верхняя часть барабана упираются одна в другую, вращающийся подшипник в опорном кольце, разгруженный от сил, обусловленных массой барабана для центрифугирования, может затем вращаться вместе со своим корпусом со стороны барабана, и нагружен силами, обусловленными массой барабана для центрифугирования, практически лишь тогда, когда нижняя часть барабана и верхняя часть барабана разнесены посредством механизма разъединения и, следовательно, находятся в положении разгрузки.

[7] Вышеуказанная цель достигается ротором центрифуги тем, что барабан для центрифугирования имеет нижнюю часть барабана и верхнюю часть барабана, свободно опирающуюся на указанную нижнюю часть барабана и направляемую для аксиального перемещения на валу ротора, и которая может перемещаться в открытое положение, в котором нижняя часть барабана и верхняя часть барабана разнесены и могут вращаться с валом ротора. В центрифуге предпочтительно используется соответствующий ротор центрифуги, имеющий механизм разъединения, более подробно описанный ниже, предназначенный для отделения нижней части барабана и верхней части барабана посредством приведения в действие механизма разъединения и одновременно для обеспечения возможности вращения нижней части барабана и верхней части барабана посредством вала ротора даже в открытом положении или положении разгрузки.

[8] Особенно преимущественно как для центрифуги, так и для ротора центрифуги, если на крайней стенке верхней части барабана расположено уплотнение, в частности, уплотнительное кольцо, при этом крайняя стенка имеет цилиндрическую или, предпочтительно, воронкообразную конструкцию, чтобы уплотнять внутреннее пространство, когда барабан для центрифугирования закрыт. Нижняя часть барабана может предпочтительно иметь тарельчатую или дискообразную конструкцию с таким расчетом, чтобы в закрытом состоянии крайняя стенка верхней части барабана опиралась на верхнюю сторону нижней части барабана, а уплотнение находилось между ними и зажималось ими, и таким образом могла обеспечиваться уплотнительная функция уплотнения между нижней частью барабана и верхней частью барабана. В особенно предпочтительном варианте осуществления для того, чтобы получить надежное уплотнение внутреннего пространства даже при высоких частотах вращения, например, выше 5000 мин^-1, которые могут передаваться на вал ротора центрифуги посредством внешнего двигателя, на верхней части барабана зацепляется прижимной механизм, предназначенный для увеличения усилий давления между верхней частью барабана и нижней частью барабана в закрытом состоянии барабана для центрифугирования. Указанный прижимной механизм мог бы, в принципе, иметь просто устройство создания статической силы, такое, как, например, пружина сжатия или подобное устройство, посредством которого одно и то же сжимающее усилие или усилие давления постоянно прикладывается на верхнюю часть барабана, чтобы обеспечить уплотнение внутреннего пространства. При таком механизме разъединения, для того чтобы переместить верхнюю часть барабана, необходимо просто создать противодействующее усилие, достаточное, чтобы преодолеть усилие давления устройства создания статической силы. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления центрифуги или ротора центрифуги, чтобы получить надежное уплотнение между частями барабана для центрифугирования, лишь свободно опирающимися друг на друга, даже при очень высоких частотах вращения, прижимной механизм может содержать устройство, создающее динамическое усилие, такое, как, в частности, регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления. С таким регулируемым центробежной силой средством, создающим усилие давления, в качестве устройства, создающего динамическое усилие, которое служит для создания переменного усилия давления, зависящего от частоты вращения вала ротора и, следовательно, барабана для центрифугирования, делается возможным относительно легкое приведение в действие механизма разъединения, например, когда ротор центрифуги остановлен, а при эксплуатации получаются значительно большие усилия давления, чем с устройством создания статической силы. Особенно преимущественно, если прижимной механизм имеет пружину сжатия в качестве устройства создания статической силы и регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления, в качестве устройства, создающего динамическое усилие, чтобы сжимать нижнюю часть барабана и верхнюю часть барабана и, в частности, уплотнение, действующее между ними, с минимальной требуемой предварительной нагрузкой, когда центрифуга остановлена, и затем повышать усилие давления при работе посредством устройства, создающего динамическое усилие, в зависимости от частоты вращения ротора центрифуги.

[9] Регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления, может, в частности, состоять из нескольких, предпочтительно, из четырех поворотных рычагов, расположенных на определенном угловом расстоянии между собой и имеющих на своих свободных концах центробежные грузики. Грузики и число поворотных рычагов выбираются в зависимости от размера барабана для центрифугирования и, в соответствующих случаях, в зависимости от жидкости, подлежащей сепарации, и ожидаемой максимальной частоты вращения. Поворотные рычаги могут особенно преимущественно устанавливаться шарнирно между двумя концами рычагов на втулке ступицы, жестко установленной на валу ротора. Втулка ступицы может жестко устанавливаться на валу ротора, в частности, посредством буртика вала, к которому втулка ступицы прижимается, например, посредством резьбового кольца, накрученного на резьбу на валу ротора. Если имеется устройство, создающее статическую силу, такое, как, например, пружина сжатия, то указанное устройство, создающее статическую силу, может преимущественно опираться на нижнюю сторону втулки ступицы, чтобы прижимать верхнюю часть барабана к нижней части барабана предварительной нагрузкой. Очевидно, что втулка ступицы должна оставлять достаточный свободный ход, чтобы верхнюю часть барабана можно было перемещать относительно нижней части барабана посредством механизм разъединения. Предпочтительно также, чтобы поворотные рычаги имели на конце со стороны скользящей муфты выступы, которые, когда центрифуга или ротор центрифуги не вращается, лишь свободно опираются на верхнюю торцевую сторону скользящей муфты или даже лежат над торцевой стороной, расположенные на определенном расстоянии от последней. Поскольку регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления, не создает какого-либо увеличения усилия, когда ротор центрифуги не вращается, то в принципе необходимо лишь преодолеть усилие давления, создаваемое устройством, создающим статическую силу, чтобы переместить верхнюю часть барабана относительно нижней части барабана. В этом варианте осуществления торцевая сторона скользящей муфты или верхней части барабана проходит выше положения выступов поворотного рычага даже после малого хода, вследствие чего усилие давления тоже может уже не прикладываться на верхнюю часть барабана или на скользящую муфту в случае вращения вала ротора. Таким образом, включение или выключение регулируемого центробежной силой средства, создающего усилие давление, происходит предпочтительно посредством механизм разъединения, в частности, посредством простого перемещения скользящей муфты вверх на достаточное расстояние.

[10] В центрифуге с саморазгрузкой во время работы, а также во время ее короткого выключения, особенно предпочтительно, если частицы твердого вещества (запекшегося твердого вещества), центрифугированные из внутреннего пространства в результате вращения во время саморазгрузки, могут собираться и/или отдельно выгружаться. В одном преимущественном варианте осуществления с этой целью на корпусе центрифуги вокруг нижней части барабана можно предусмотреть кольцевую камеру, открытую в направлении барабана для центрифугирования, в качестве сборной камеры для отделенного твердого вещества, отцентрифугированного из внутреннего пространства в процессе разгрузки, и кольцевой зазор, раскрывающийся, когда части барабана расходятся. В одном предпочтительном варианте осуществления кольцевая камера может состоять их нескольких частей и иметь кольцевое тело, установленное на корпусе центрифуги, и разборную периферическую стенку, позволяющую в любое время очищать сборную камеру вручную. В соответствии с одним преимущественным вариантом осуществления периферическая стенка может крепиться к кольцевому телу с возможностью перемещения параллельно оси. При перемещении периферической стенки в положение закрытия, в котором периферическая стенка упирается в кольцевое тело, и в котором между кольцевым телом и периферической стенкой действуют кольцевые уплотнения, кольцевая камера уплотняется. Альтернативно или в дополнение, в кольцевой камере может располагаться, по меньшей мере, один скребок или подобное устройство, и кольцевое тело может, по меньшей мере, частично поворачиваться относительно корпуса центрифуги, или периферическая стенка может поворачиваться относительно кольцевого тела, чтобы перемещать твердое вещество, отделенное и собранное в кольцевой камере, в отверстие для выброса в наружной стенке или в основании кольцевой камеры посредством скребка. С этой целью может создаваться вращение, в частности, вручную. Кроме того, скребок предпочтительно располагается вблизи отверстия для выброса и взаимодействует с позиционно неподвижным направляющим элементом, прикрепленным к корпусу центрифуги или кольцевому телу, чтобы при вращении кольцевой камеры или периферической стенкой и, таким образом, приведении скребка в действие уменьшить дуговое расстояние между скребком и направляющим элементом и переместить все твердое вещество в отверстие для выброса. Направляющий элемент и скребок могут при этом образовывать взаимодействующие упоры, ограничивающие поворот кольцевой камеры или периферической стенки до менее чем 360°. Кроме того, может оказаться преимущественным, если кольцевую камеру можно извлечь из корпуса центрифуги и, например, вытолкнуть вверх из корпуса центрифуги, чтобы заменить ее новой кольцевой камерой или почистить кольцевую камеру в собранном состоянии центрифуги и, в частности, в собранном и установленном состоянии ротора центрифуги.

[11] Вал ротора может, в частности, соединяться посредством муфты с двигателем, прикрепленным к корпусу центрифуги, предпочтительно, к крышке корпуса центрифуги, в качестве привода.

[12] О других преимуществах и усовершенствованиях предлагаемой центрифуги и предлагаемого ротора центрифуги можно узнать из последующего описания примерного варианта осуществления, схематически показанного на чертежах, на которых:

[13] Фиг.1 представляет собой вертикальный разрез предлагаемой центрифуги в эксплуатации с вращающимся ротором центрифуги;

[14] Фиг.2 представляет собой разрез по линии II-II, изображенной на фиг.1;

[15] Фиг.3 иллюстрирует ротор центрифуги, изображенный на фиг.1, с барабаном для центрифугирования в положении разгрузки;

[16] Фиг.4 представляет собой разрез по линии IV-VI, изображенной на фиг.2; и

[17] Фиг.5 представляет собой разрез по линии V-V, изображенной на фиг.3.

[18] На этих фигурах общей позицией 50 обозначена предлагаемая центрифуга, предназначенная для отделения твердого вещества или частиц твердого вещества от жидкости, в частности, от жидкого смазочного масла, которое может подаваться в центрифугу 50 через впускное отверстие 1 в опорной части корпуса 2 центрифуги. Жидкость, подлежащая сепарации, протекает из впускного отверстия 1 в канал 12, образованный полостью вала 11 ротора, выполненного в нижней зоне как полый вал ротора центрифуги, обозначенного на фигурах общей позицией 10. Вал 11 ротора проходит приблизительно по всей длине корпуса 2 центрифуги и, в данном случае, расположен практически на центральной оси М корпуса 2 центрифуги, который в целом имеет цилиндрическую конструкцию, причем центральная ось М одновременно является осью вращения ротора 10 центрифуги. Ротор 10 центрифуги установлен на корпусе 2 центрифуги посредством нижнего вращающегося подшипника 3, который в данном случае представляет собой шарикоподшипник и опирается своим неподвижным корпусом в опорную часть корпуса 2 центрифуги, и посредством верхнего вращающегося подшипника 4, который опять-таки представляет собой шарикоподшипник и служит обеспечивающей возможность вращения опорой верхней опорной части вала 11 ротора относительно крышки 5 для закрытия корпуса 2 центрифуги. Крышка 5 крепится к цилиндрическому корпусу 2 центрифуги посредством нескольких винтов 6 и закрывает камеру 7 корпуса, в которой расположен ротор 10 центрифуги. Во время операции отделения при вращении ротора 10 центрифуги нагружены практически лишь нижний вращающийся подшипник 3, который жестко в части относительного вращения опирается на нижнюю часть 21 барабана, прикрепленную к валу 11 ротора, и верхний вращающийся подшипник 4, установленный в крышечной детали 5, причем вращающиеся подшипники 3, 4 представляют собой в данном случае шарикоподшипники.

[19] Верхний конец 13 вала 11 ротора соединен посредством муфты 8 двигателя с двигателем 9, который прифланцован на фланце крышке 5 посредством нескольких крепежных винтов и который на этой фигуре показан лишь схематически. Приводной выходной вал двигателя 9, который может быть, например, гидравлическим или электрическим двигателем, и конец 13 вала 11 ротора жестко в части относительного вращения соединены между собой посредством муфты 8 двигателя, которая может иметь жесткую или упругую конструкцию. Частота вращения ротора 10 центрифуги непосредственно зависит от частоты вращения приводного выходного вала двигателя 9 и может, соответственно, по желанию свободно выбираться или настраиваться.

[20] Для отделения жидкости (не показано) на валу 11 ротора установлен барабан для центрифугирования 20, причем барабан для центрифугирования 20 выполнен в данном случае из двух частей и он состоит из практически тарельчатой или дискообразной нижней части 21 барабана и воронкообразной верхней части 22 барабана. Нижняя часть 21 барабана жестко в части относительного вращения зажата, чтобы быть неподвижной в части перемещения, посредством нижнего крепежного кольца 14 к нижнему буртику 15 вала 11 ротора, а нижнее опорное удлинение 23 нижней части 21 барабана образует своей наружной периферией опорную поверхность для внутреннего кольца нижнего вращающегося подшипника 3. Верхняя часть 22 барабана для центрифугирования 20 свободно опирается нижней стороной нижней наружной крайней стенки 24 рядом с наружной периферией нижней части 21 барабана на верхнюю сторону указанной нижней части барабана с удерживающей канавкой 25 для уплотнения, которое в данном случае выполнено в виде уплотнительного кольца 26, установленного в данном случае с нижней стороны крайней стенки 24. Нижняя часть 21 барабана и верхняя часть 22 барабана ограничивают внутреннее пространство 27, которое при эксплуатации центрифуги 50, как показано на фиг.1 и 2, практически закрыто нижней частью 21 барабана как основанием и верхней частью 22 барабана как боковой граничной стенкой с уплотнением 26, действующим между неплотными контактными поверхностями, уплотняя зазор между верхней частью 22 барабана и нижней частью 21 барабана. Жидкость, подлежащая сепарации, проходит через канал 12 и несколько радиальных отверстий 17 во внутреннее пространство 27 и подвергается действию центробежных сил, в данном случае, за счет вращения барабана для центрифугирования 20, причем с увеличением расстояния жидкости от центральной оси М эти центробежные силы возрастают. В результате вращения барабана для центрифугирования 20 частицы твердого вещества перемещаются радиально наружу известным per se образом за счет разницы в плотности между жидкостью и частицами твердого вещества, и указанные частицы твердого вещества скапливаются в углу 28 барабана для центрифугирования между нижней частью 21 барабана и верхней частью 22 барабана. С другой стороны, жидкость, освободившаяся от частиц твердого вещества, может протекать вниз из внутреннего пространства 27 через несколько аксиальных отверстий 29, которые являются сливными отверстиями для внутреннего пространства 27, и может подаваться к выпускному отверстию 19 центрифуги 50. Центрифуга 50 может прифланцовываться на двигателе внутреннего сгорания (не показано), и в этом случае выпускное отверстие 19 центрифуги открыто в масляный поддон в системе смазки двигателя внутреннего сгорания.

[21] Хотя верхняя часть 22 барабана опирается свободно на тарельчатую нижнюю часть 21 барабана, которая к наружному краю слегка поднимается под углом приблизительно 3°, однако предусмотрено, чтобы обеспечить уплотнительную функцию уплотнения 26 даже при высоких частотах вращения, что верхняя часть 22 барабана прижата к нижней части 21 барабана с достаточно высокой силой давления посредством прижимного механизма, обозначенного общей позицией 30. В этом примерном варианте осуществления, который показывает особенно преимущественное усовершенствование центрифуги 50, прижимной механизм 30 имеет, во-первых, пружину сжатия 31 в качестве устройства создания статической силы, и, во-вторых, регулируемое центробежной силой средство, создающее усилия давления, обозначенное общей позицией 32, в качестве устройства, создающего динамическое усилие. Регулируемое центробежной силой, зависящее от частоты вращения устройство создания усилия состоит в показанном примерном варианте осуществления из четырех поворотных рычагов 33, расположенных вокруг центральной оси М ротора 11 на угловом расстоянии друг от друга 90°, при этом к свободным концам указанных поворотных рычагов 33 прикреплены центробежные грузики 34, в данном случае посредством в каждом случае одного крепежного винта 35. На фиг.1 и 4 показаны поворотные рычаги 33, состоящие из узких пластинок, с центробежными грузиками 34 приблизительно в своем максимально отклоненном положении за счет вращения ротора 10 центрифуги, причем в этом положении указанные центробежные грузики 34 находятся на своем наибольшем радиальном расстоянии от центральной оси М. Поворотные рычаги 33 установлены на своих концах 36 со стороны вала ротора в каждом случае посредством шарнирного пальца 37 на втулке 38 ступицы, благодаря чему они могут наклоняться относительно практически горизонтальной оси, при этом указанная втулка 38 ступицы жестко прижата посредством зажимного кольца 39, накрученного на резьбовую часть на валу 11 ротора к буртику 18 на валу 11 ротора и вращается вместе с валом 11 ротора. Пружина сжатия 31 упирается своим верхним концом в нижнюю сторону 38' втулки 38 ступицы, причем пружина сжатия 31 расположена на наружной периферии скользящей муфты 40 и прижимается к кольцевому выступу 41 скользящей муфты 40 для предварительного нагружения скользящей муфты 40 относительно втулки 38 ступицы в направлении вниз на фиг.1-3. Кольцевой выступ 41 скользящей муфты 40 одновременно упирается в верхний торцевой край 22' цилиндрической части 22А верхней части 22 барабана, чтобы прикладывать постоянно действующее статическое усилие давления на верхнюю часть 22 барабана через пружину сжатия 31 и скользящую муфту 40, и предварительно нагружать указанную верхнюю часть 22 барабана в направлении нижней части 21 барабана. В эксплуатационном состоянии на скользящую муфту 40 одновременно действует также регулируемое центробежной силой средство 32, создающее усилия давления, поскольку внутренние со стороны вала ротора концы 36 рычагов 32 оснащены в каждом случае закругленным выступом 33А, посредством которого за счет отклонения рычагов 33 центробежные грузики 34 и длин рычагов относительно шарнирных пальцев 37 усилие давления, которое действует в вертикальном направлении, передается на верхнюю торцевую сторону скользящей муфты 40. При повышении частоты вращения ротора 10 центрифуги центробежные грузики 34 испытывают большее ускорение центробежной силы, в результате чего усилие, прикладываемое на верхнюю часть 22 барабана через скользящую муфту 40, и, таким образом, и усилие давления между верхней частью 22 барабана и нижней частью 21 барабана, увеличиваются регулируемым центробежной силой или зависящим от частоты вращения образом, а при снижении частоты вращения уменьшаются.

[22] При сравнении фиг.3 и фиг.2 можно легко увидеть, что верхняя часть 22 барабана расположена с возможностью аксиального перемещения на валу 11 ротора, и жесткое в части относительного вращения соединение между верхней частью 22 барабана и валом 11 ротора обеспечено в данном случае посредством двух параллельных шплинтов 45, посаженных в канавки скольжения на внутренней поверхности цилиндрической части 22А верхней части 22 барабана и обеспечивающих жесткое в части относительного вращения соединение между верхней частью 22 барабана и валом 11 ротора независимо от положения верхней части 22 барабана в закрытом положении внутреннего пространства 27 барабана для центрифугирования 20, как показано на фиг.2, или открытом положении барабана для центрифугирования 20, как показано на фиг.3. Перемещение верхней части 22 барабана относительно нижней части 21 барабана параллельно оси вала ротора 11 создает промежуток крайней стенки 24, и при этом внутреннее пространство 27 за счет промежутка по окружности имеет кольцевой зазор, обозначенный на фиг.3 позицией 61. Перемещение вверх верхней части 22 барабана на валу 11 ротора происходит предпочтительно, когда ротор 10 центрифуги 50 неподвижен, посредством механизма разъединения 70, который приводится показанным схематически приводом 71, расположенным в данном случае в камере 7 корпуса. Привод 71 посредством приводного плунжера 72 перемещает выступающий конец разъединительного рычага 73 вниз, при этом указанный разъединительный рычаг 73 поддерживается с обеих сторон вала 11 ротора посредством наклонной оси 74 в каждом случае в одном поворотном подшипнике 75 и имеет с обеих сторон вала 11 ротора вилкообразную выступающую часть 76 рычага, связанную с опорным кольцом 77 с достаточной степенью свободного хода вертикального перемещения. Опорное кольцо 77 служит для того, чтобы служить опорой третьему вращающемуся подшипнику 78, который в свою очередь представляет собой шарикоподшипник, и корпус которого со стороны ротора жестко соединено посредством зажимного кольца 46 с верхней частью 22 барабана, и который предпочтительно прикреплен к гнезду подшипника на наружной стороне цилиндрической части 22А. Третий вращающийся подшипник 78 выполняет свою функцию лишь тогда, когда верхняя часть 22 барабана перемещена в открытое положение, показанное на фиг.3, посредством поворотного перемещения поворотного рычага 73 относительно наклонной оси 74 или поворотного подшипника 75. В положении, показанном на фиг.3, верхняя часть 22 барабана по-прежнему может вращаться вместе с валом 11 ротора, даже притом, что опорное кольцо 77 перемещено вверх посредством механизма разъединения 70, и силы, обусловленные весом верхней части 22 барабана, воспринимаются, таким образом, посредством опорного кольца 77 и третьего вращающегося подшипника 78. Аксиальное перемещение вверх верхней части 22 барабана создает также аксиальное перемещение скользящей муфты 40, по меньшей мере, в такой степени, что, как особенно наглядно показано на фиг.3, пружина сжатия 31 сжимается в большей степени, вследствие чего верхняя часть 22 барабана может вращаться, поддерживаемая вращающимся подшипником 78, без вибрации даже в приподнятом открытом положении. Однако одновременно с этим изменяется или пропадает контакт выступов 33А рычагов 33 вследствие перемещения скольжения скользящей муфты 40, поскольку в открытом положении барабана для центрифугирования 20 выступы 33А уже не упираются в верхнюю концевую сторону, как в закрытом состоянии барабана для центрифугирования 20, показанном на фиг.1, однако теперь они упираются в наружную сторону скользящей муфты 40, и поэтому даже вращение ротора 10 центрифуги с высокой частотой вращения не приводит к значительному отклонению плеч рычагов 33 или центробежных грузиков 34. Фактически, принудительно запирающий контакт выступов 33А с корпусом скользящей муфты 40 предотвращает поворот плеч рычагов 33, и плечи рычагов 33 и центробежные грузики 34 остаются, таким образом, как особенно наглядно показано на фиг.3 и 5, в положении поворота, в котором указанные плечи рычагов 33 и центробежные грузики 34 находятся на минимальном радиальном расстоянии от центральной оси М или вала 11 ротора. При этом регулируемые центробежной силой средства 32, создающие усилия, при не прикладывают усилий давления на верхнюю часть 22 барабана, когда барабан для центрифугирования 20 открыт, в результате чего в свою очередь разгружается вращающийся подшипник 78 на опорном кольце 77, который служит для обеспечения возможности вращения верхней части 22 барабана, перемещенной в открытое положение.

[23] Если в открытом положении, показанном на фиг.3, центрифуга 50 или ротор 10 центрифуги снова теперь приводится во вращение посредством двигателя 9, частицы твердого вещества или частицы запекшегося твердого вещества, осажденные во внутреннем пространстве 27 барабана для центрифугирования 20 операцией разделения, центрифугируются наружу через кольцевой зазор 61, тем самым обеспечивая саморазгрузку внутреннего пространства 27. Для саморазгрузки нужно просто ненадолго отключить центрифугу 50, привести в действие механизм разъединения 70, чтобы открыть барабан для центрифугирования 20, и при открытом барабане 20 ненадолго разогнать ротор 10 центрифуги.

[24] Для того чтобы собрать вместе частицы твердого вещества, отцентрифугированные из внутреннего пространства 27, и выпустить указанные частицы вместе без потока жидкости, подлежащей сепарации, концентрично вокруг нижней части 21 барабана или кольцевого зазора 61 выполнена кольцевая камера 80, причем когда барабан для центрифугирования 20 открыт, в эту кольцевую камеру 80 через несколько, например, четыре прорези 81, разделенные между собой узкими перегородками в стенке корпуса 2 центрифуги, центрифугируются частицы твердого вещества. Сама кольцевая камера 80 образует нижнюю сборную камеру для отцентрифугированных частиц твердого вещества, причем указанная нижняя сборная камера проходит вниз, начиная от нижней части 21 барабана снаружи корпуса 2 центрифуги. Кольцевая камера 80 состоит из нескольких частей и имеет кольцевое тело 82, которое нижней кольцевой стенкой 83 и верхней кольцевой стенкой 84, в каждом случае посредством с уплотнением уплотнительными кольцами, опирается на наружную оболочку корпуса 2 центрифуги, при этом кольцевое тело 82 имеет разборную цилиндрическую периферическую стенку 85, которая, как снова показано сравнением фиг.1 и 3, может перемещаться параллельно центральной оси М между закрытым положением (фиг.1), в котором кольцевая камера 80 закрыта, и открытым положением (фиг.3), в котором кольцевая камера 80 будет легкодоступной и открытой снаружи. Для того чтобы предотвратить непреднамеренное открытие кольцевой камеры 80, периферическая стенка 85 может крепиться посредством, по меньшей мере, одного крепежного винта 86 к кольцевому телу 82.

[25] Кольцевое тело 82 могло бы жестко крепиться к корпусу 2 центрифуги посредством нескольких крепежных винтов. В соответствии с одним преимущественным усовершенствованием, кольцевое тело 82, уплотненное посредством уплотнительных колец, которые показаны как уплотнения, опирается с возможностью вращения и демонтажа на нижнюю часть корпуса 2 центрифуги, и/или периферическая стенка 85, опять-таки уплотненная посредством уплотнительных колец, которые допускают перемещения и относительные вращения, с возможностью вращения прикреплена к кольцевому телу. Крепление кольцевой камеры 80 или периферической стенки 85 с возможностью вращения имеет особенные преимущества, если кольцевая камера 80 имеет отверстие в основании или боковое отверстие в качестве отверстия для выброса, и скребок 88 выступает в кольцевую камеру 80, чтобы перемещать твердое вещество в кольцевой камере в отверстие посредством вращения кольцевого тела 82 относительно корпуса 2 центрифуги или периферической стенки 85 относительно кольцевого тела 82. Посредством скребка 88, расположенного возле отверстия для выброса, и направляющей пластинки (не показанной), например, жестко прикрепленной к корпусу 2 центрифуги, если вращающимся является кольцевое тело, или к кольцевому телу 82, если вращающейся является периферическая стенка, твердое вещество или отложившуюся массу можно толкать в отверстие для выброса путем уменьшения промежутка между указанным скребком и направляющей пластиной. Очевидно, что в операции разделения предпочтительно, чтобы скребок 88 и направляющий элемент упирались непосредственно друг в друга, и при этом чтобы направляющий элемент одновременно образовывал ограничивающее вращение устройство для кольцевого тела 82. Как можно видеть на фиг.1-3, если стопорный винт 89 отпустить, кольцевая камера 80 полностью может быть вытолкнута вверх из корпуса 2 центрифуги. Это означает, что кольцевую камеру 80 с отделенным запекшимся твердым веществом можно заменить без откручивания крышки 5 корпуса 2 центрифуги и без влияния на установку вала 11 ротора.

[26] Из вышеприведенного описания специалисту в данной области техники будут очевидны многочисленные изменения и модификации, однако следует понимать, что указанные изменения и модификации охватываются объемом защиты прилагаемой формулы изобретения. Приведение в действие механизма разъединения и размещение механизма разъединения могли бы быть иными. Кроме того, в зависимости от варианта осуществления, можно было бы использовать три или более четырех центробежных грузиков. Если ожидаются лишь низкие частоты вращения, соответственно мощная пружина сжатия могла бы в соответствующих случаях быть достаточной, чтобы обеспечить функцию уплотнения внутреннего пространства барабана для центрифугирования в закрытом состоянии. Вышеприведенное описание основывалось на предпочтительном использовании предлагаемой центрифуги для отделения смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, такого, как, например, двигатель судна или поезда. Кроме того, центрифугу можно использовать для отделения других жидкостей, таких, как, например, оливковое масло, вино, уксус и т.п., которые обычно загрязнены или содержат большое количество частиц твердого вещества в виде загрязняющих примесей.

Группа изобретений относится к центрифуге, предназначенной для отделения твердого вещества от жидкости, в частности от смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, и к ротору центрифуги. Центрифуга для отделения твердого вещества от жидкости содержит корпус и ротор. Ротор содержит вал, установленный с возможностью вращения в корпусе центрифуги, и выполнен частично как полый вал. Центрифуга содержит барабан для центрифугирования, который может вращаться вместе с валом ротора. Барабан для центрифугирования содержит внутреннее пространство, в которое может подаваться жидкость, подлежащая сепарации, через полость полого вала. В барабане для центрифугирования выполнено, по меньшей мере, одно сливное отверстие, предназначенное для вытекания жидкости из внутреннего пространства. Барабан содержит нижнюю часть и верхнюю часть. При этом для саморазгрузки внутреннего пространства нижняя часть и верхняя часть отстоят друг от друга посредством механизма разъединения и выполнены с возможностью вращения с валом ротора. Верхняя часть барабана направлена для аксиального перемещения на валу ротора и выполнена с возможностью перемещения посредством механизма разъединения параллельно оси ротора в открытое положение, в котором нижняя часть барабана и верхняя часть барабана отстоят друг от друга. На верхней части барабана зацепляется прижимной механизм, предназначенный для увеличения усилий давления между верхней частью барабана и нижней частью барабана в закрытом состоянии барабана для центрифугирования. Техническим результатом является исключение возникновения больших нагрузок на подшипник для установки ротора центрифуги. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Центрифуга для отделения твердого вещества от жидкости, в частности, от смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, с корпусом (2) центрифуги и ротором (10) центрифуги, содержащим вал (11) ротора, с возможностью вращения установленный в корпусе центрифуги, который может приводиться посредством отдельного привода, и выполнен частично как полый вал, и с барабаном для центрифугирования (20), который может вращаться вместе с валом ротора, причем барабан для центрифугирования (20) содержит внутреннее пространство (27), в которое может подаваться жидкость, подлежащая сепарации, через полость полого вала, причем в барабане для центрифугирования (20) выполнено, по меньшей мере, одно сливное отверстие (29), предназначенное для вытекания жидкости из внутреннего пространства (27), и барабан для центрифугирования (20) содержит нижнюю часть (21) барабана и верхнюю часть (22) барабана, свободно опирающуюся на указанную нижнюю часть (21) барабана, и при этом для саморазгрузки внутреннего пространства (27) нижняя часть (21) барабана и верхняя часть (22) барабана отстоят друг от друга посредством механизма разъединения (70) и выполнены с возможностью вращения с валом (11) ротора, отличающаяся тем, что верхняя часть (22) барабана направлена для аксиального перемещения на валу (11) ротора, и которая выполнена с возможностью перемещения посредством механизма разъединения (70) параллельно оси ротора в открытое положение, в котором нижняя часть (21) барабана и верхняя часть (22) барабана отстоят друг от друга, причем на верхней части (22) барабана зацепляется прижимной механизм (30), предназначенный для увеличения усилий давления между верхней частью барабана и нижней частью барабана в закрытом состоянии барабана для центрифугирования (20).

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что механизм разъединения (70) соединен с опорным кольцом (77), на котором посредством вращающегося подшипника (78) с возможностью вращения установлена верхняя часть (22) барабана.

3. Центрифуга по п.2, отличающаяся тем, что механизм разъединения (70) имеет разъединительный рычаг (73), установленный с возможностью наклона на корпусе (2) центрифуги, одна часть рычага которого соединена с опорным кольцом (77), а другая часть рычага которого соединена с приводным механизмом (71).

4. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что опорное кольцо (77) соединено с частью рычага с аксиальным свободным ходом, причем разъединительный рычаг (73), предпочтительно, выполнен как вильчатый рычаг, который может соединяться с опорным кольцом (77) по обе стороны вала ротора.

5. Центрифуга по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что уплотнение (25), в частности, уплотнительное кольцо, расположено на крайней стенке (24) верхней части (22) барабана для уплотнения внутреннего пространства, когда барабан для центрифугирования (20) закрыт.

6. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что прижимной механизм (30) содержит создающие усилие давления средства (32), управляемые центробежной силой.

7. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что прижимной механизм имеет в качестве устройства, создающего статическую силу, пружину сжатия (31), а в качестве устройства, создающего динамическое усилие, регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления (32).

8. Центрифуга по п.6 или 7, отличающаяся тем, что регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления (32), состоит из нескольких, предпочтительно из четырех, поворотных рычагов (33), расположенных на определенном угловом расстоянии между собой и имеющих на своих свободных концах центробежные грузики (34).

9. Центрифуга по п.8, отличающаяся тем, что поворотные рычаги (33) установлены шарнирно на втулке (38) ступицы, жестко установленной на валу (11) ротора, причем втулка (38) ступицы, предпочтительно, крепится к валу (11) ротора посредством буртика (18) вала, и/или устройство, создающее статическую силу (31), предпочтительно, опирается на нижнюю сторону (38') втулки ступицы.

10. Центрифуга по п.9, отличающаяся тем, что устройство, создающее статическую силу (31), и регулируемое центробежной силой устройство, создающее усилие давления (32), действуют на скользящую муфту (40), направляемую на валу (11) ротора для перемещения в аксиальном направлении.

11. Центрифуга по п.10, отличающаяся тем, что поворотные рычаги (33) имеют на конце со стороны скользящей муфты выступы (33А), которые, когда центрифуга не вращается, свободно опираются на верхнюю торцевую сторону (40') скользящей муфты (40) или лежат над торцевой стороной.

12. Центрифуга по п.11, отличающаяся тем, что регулируемое центробежной силой устройство, создающее усилие давления (32), может приводиться в действие или отключаться посредством механизма разъединения (70).

13. Центрифуга по п.12, отличающаяся тем, что скользящая муфта (40) может перемещаться посредством механизма разъединения (70) в положение, в котором на верхнюю часть (22) барабана регулируемым центробежной силой средством, создающим усилие давления (32), не передается усилие.

14. Центрифуга по п.13, отличающаяся тем, что на корпусе (2) центрифуги вокруг нижней части барабана выполнена кольцевая камера (80), открытая в направлении барабана для центрифугирования (20), в качестве сборной камеры для отделенного твердого вещества, отцентрифугированного из внутреннего пространства в процессе разгрузки.

15. Центрифуга по п.14, отличающаяся тем, что кольцевая камера (80) состоит из нескольких частей и имеет кольцевое тело (82), установленное на корпусе (2) центрифуги, и разборную периферическую стенку (85), причем периферическая стенка (85), предпочтительно, прикреплена к кольцевому телу с возможностью перемещения параллельно оси и в положении закрытия герметично закрывает кольцевую камеру посредством кольцевых уплотнений.

16. Центрифуга по п.14 или 15, отличающаяся тем, что в кольцевой камере (80) расположен, по меньшей мере, один скребок (88), и тем, что кольцевое тело (82) является, по меньшей мере, частично поворачивающимся относительно корпуса (2) центрифуги, или периферическая стенка (85) является, по меньшей мере, частично поворачивающейся относительно кольцевого тела (82), чтобы посредством скребка (88) перемещать твердое вещество в отверстие для выброса в кольцевой камере.

17. Центрифуга по п.16, отличающаяся тем, что скребок (88) располагается вблизи отверстия для выброса и взаимодействует с позиционно неподвижным направляющим элементом, прикрепленным к корпусу центрифуги или кольцевому телу.

18. Центрифуга по п.17, отличающаяся тем, что кольцевая камера (80) может извлекаться из корпуса (2) центрифуги, в частности, выталкиваться вверх из корпуса центрифуги.

19. Центрифуга по п.18, отличающаяся тем, что вал (11) ротора жестко в части относительного вращения соединен или может посредством муфты (8) соединяться с двигателем (9), прифланцованным на корпусе центрифуги, предпочтительно, на крышке корпуса центрифуги, в качестве привода.

20. Ротор центрифуги для центрифуги, предназначенной для отделения твердого вещества от жидкости, в частности, от смазочного масла двигателя внутреннего сгорания, имеющий вал (11) ротора, выполненный, по меньшей мере, частично как полый вал и имеющий барабан для центрифугирования (20), который может вращаться посредством вала ротора, причем во внутреннее пространство (27) указанного барабана для центрифугирования (20) через полость полого вала может подаваться жидкость, подлежащая сепарации, и барабан для центрифугирования (20) содержит нижнюю часть (21) барабана и верхнюю часть (22) барабана, свободно опирающуюся на указанную нижнюю часть (21), и при этом для саморазгрузки внутреннего пространства (27) нижняя часть (21) барабана и верхняя часть (22) барабана отстоят друг от друга посредством механизма разъединения (70) и выполнены с возможностью вращения с валом (11) ротора, отличающийся тем, что верхняя часть (22) барабана направлена для аксиального перемещения на валу (11) ротора, и которая выполнена с возможностью перемещения посредством механизма разъединения (70) параллельно оси ротора в открытое положение, в котором нижняя часть (21) барабана и верхняя часть (22) барабана отстоят друг от друга, причем на верхней части (22) барабана зацепляется прижимной механизм (30), предназначенный для увеличения усилий давления между верхней частью барабана и нижней частью барабана в закрытом состоянии барабана для центрифугирования (20).

21. Ротор центрифуги по п.20, отличающийся тем, что уплотнение (25), в частности, уплотнительное кольцо, расположено на крайней стенке (24) верхней части (22) барабана для уплотнения внутреннего пространства, когда барабан для центрифугирования (20) закрыт.

22. Ротор центрифуги по п.20, отличающийся тем, что прижимной механизм (30) содержит создающие усилие давления средства (32), управляемые центробежной силой.

23. Ротор центрифуги по п.20, отличающийся тем, что прижимной механизм имеет в качестве устройства, создающего статическую силу, пружину сжатия (31), а в качестве устройства, создающего динамическое усилие, регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления (32).

24. Ротор центрифуги по п.22 или 23, отличающийся тем, что регулируемое центробежной силой средство, создающее усилие давления (32), состоит из нескольких, предпочтительно из четырех, поворотных рычагов (33), расположенных на определенном угловом расстоянии между собой и имеющих на своих свободных концах центробежные грузики (34).

25. Ротор центрифуги по п.24, отличающийся тем, что поворотные рычаги (33) установлены шарнирно на втулке (38) ступицы, жестко установленной на валу (11) ротора, причем втулка (38) ступицы предпочтительно крепится к валу (11) ротора посредством буртика (18) вала, и/или устройство, создающее статическую силу (31), предпочтительно опирается на нижнюю сторону (38') втулки ступицы.

26. Ротор центрифуги по п.25, отличающийся тем, что устройство, создающее статическую силу (31), и регулируемое центробежной силой устройство, создающее усилие давления (32), действуют на скользящую муфту (40), направляемую на валу (11) ротора для перемещения в аксиальном направлении.

27. Ротор центрифуги по п.26, отличающийся тем, что поворотные рычаги (33) имеют на конце со стороны скользящей муфты выступы (33А), которые, когда центрифуга не вращается, свободно опираются на верхнюю торцевую сторону (40') скользящей муфты (40) или лежат над торцевой стороной.