Центрифуга для очистки жидкости Советский патент 1982 года по МПК B04B1/06 

(54) ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ

I

Изобретение относится к области двитателестроения, конкретно к полнопоточным центрифугам для очистки жидкости, преимущественно смазачного масла, а также низкокалорийных сортов топлива от механических примесей и других аагрязнений.

Известна частичнопоточная центрифуга (установленная на ответвлении) с лопаточным и перфорированным дисками, расположенными в верхней части полости на входе масла в ротор 1.

Недостатком указанной центрифуги является недостаточная эффективность процесса очистки вследствие значительной неоднородности потока в средней части ротора и в зоне выход)а масла из ротора.

Известна центрифуга на ответвлении для очистки масла от механических примесей и других загрязнений в двигателе внутреннего сгорания, содержащая вращающийся ротор с радиально расположенными лопатками, проходящими от центра к периферии.

У центра лопатки изогнуты так, чтобы поступающую в ротор жидкость плавно направлять на периферию, без вихрей. Кроме радиальных лопаток устанавливается поперечная перегородка, разделяющая полость ротора пополам. Вблизи стенки

ротора поперечная перегородка имеет отверстия для сообщен-ия полостей. Жидкость, поступающая для очистки, вводится в нижнюю часть ротора через тангенциальные отверстия для придания жидкости первоначальной скорости в желаемом направлении 2.

Недостатком этой центрифуги является недостаточная эффективность процесса

10 очистки вследствие неоднородности потока.

Целью изобретения является повыщение степени очистки.

Указанная цель достигается тем, что

15 известная центрифуга, содержащая корпус, установленный на оси ротор с цилиндрической вставкой внутри него, ряд закрепленных на вставке радиальных лоааток и привод с соплами, снабжена рядами дополнитель20ных лопаток, закрепленных на вставке так, что угол наклона каждого последующего ряда лопаток, установленных над к под основными, превыщ.ает угол наклона предыдущего ряда, причем дополнитель25ные лопатки выполнены полыми и имеют в стенках отверстия для прохода в них газа, выделивщегося из потока жидкости, при этом во вставке выполнен канал для отвода газа, сообщенный с полостями лопас30 гей.

На фиг. 1 пеказана центрифуга, общий вид; на фиг. 2 - горизонтальное сечение ротора через центральный ряд радиальных лопаток вставки (разрез А-А на фиг. 1); на фиг. 3 - вертикальное сечение через стандартное сонло привода и через сопло, связанное с отводом газа (разрез Б-Б на фиг, 2).

Центрифуга содержит корпус 1 и вращающийся ротор 2. Ротор вращается на оси 3, имеющей отверстия 4 и 5 соответственно для подвода загрязненного масла в полость ротора и отвода очищенного масла из ротора. Вокруг оси 3 размещена осесимметрическая вставка 6, прикрепленная к верхней стенке ротора. Вставка 6 имеет центральный ряд радиальных лопаток 7 и дополнительные, ряды полых лопаток 8-13, установленные с различными углами наклона О, «2, «3, 04, «5, п Об по отношению к оси вставки. При1чем угол наклона каждого последующего ряда лопаток превышает угол наклона предыдущего ряда. Величина углов наклона лопаток вставки соответствуют направлению движения потока относительно ротора. На крайние ряды лопаток 8 и 13 установлены кольцевые экраны 14 и 15, отводящие поток масла от оси вставки на периферийную часть лопаток. Между рядами лопаток имеется зазор

. (14) .

где /1 - высота одного ряда лопаток.

Наличие зазоров между рядами лопаток и кольцевых экранов 14 и 15 способствует повышению однородности потока жидкости в полости ротора центрифуги. В стенках каждой пустотелой лопатки выполнены отверстия 16 для прохода в них газа, выделившегося из потока жидкости (масла). Полости лопаток в свою очередь сообщены с кольцевым каналом 17 вставки ротора. Кольцевой канал 17 соединен с двумя каналами 18, отводящими пузырьки газа в колодцы 19 сопел отсоса. Для привода ротора центрифуги имеются два основных сопла, расположенных в двух колодцах 20.

Центрифуга работает следующим образом.

Жидкость под давлением через входные отверстия 4 в оси 3 поступает в полость ротора 2. Ось 3 не вращается, а ротор центрифуги вращается, поэтому на входе скорость вращения жидкости отстает от скорости вращения ротора.

Для повыщения однородности потока направление каналов между лопатками (угол наклона лопаток) дополнительного крайнего входного ряда 8 и последующих дополнительных рядов 9, 10 радиальных лопаток до центрального ряда лопаток 7 совпадает с направлением вращения ротопп ЯРЛИНИНЯ vгля НЯК.ППНЯ лппяток входного ряда 8 составляет ai 45°. Жидкость движется снизу вверх внутри ротора вдоль лопаток вставки 6. По мере продвижения жидкости от нижней стенки ротора вверх к середине ротора скорость вращения жидкости постепенно приближается к скорости вращения ротора. В соответствии с этим характером продвижения потока жидкости углы наклона лопаток а уменьшаются

(,,3) и соответственно равны, нацример, 45, 30 и 15° для двигателей внутреннего сгорания с, вязкостью жидкости V 4... 20 сантистокс. Таким образом, угол наклона каждого последующего ряда лопаток, установленных под основным, превышает угол наклона предыдущего ряда.

В средней зоне по высоте ротора скорость вращения жидкости выравнивается

со скоростью вращения ротор.а и поэтому угол наклона лопаток среднего ряда составляет 0°, т. е. лопатки центрального ряда направлены вдоль оси вращения ротора.

На пути к выходным отверстиям 5 жидкости предстоит перейти от большего радиуса экрана 15 к меньшему радиусу оси 3 при непрерывности количества движения жидкости. При постоянном количестве

движения жидкости уменьшение радиуса вращения вызывает увеличение числа оборотов вращения этой жидкости. Поэтому в верхней половине полости ротора скорость вращения жидкости превышает скорость

вращения ротора. Эта разность скоростей постепенно увеличивается от середины высоты ротора, достигая максимума в зоне выходных отверстий 5. Направление наклона лопаток верхней половины ротора

противоположно направлению наклона лопаток нижней половины ротора.

Для повышения однородности потока за основным (центральным) рядом направление каналов между лопатками (угол наклона) дополнительных рядов 11, 12 и 13 противоположно направлению вращения ротора. Ряд лопаток И, расположенный сразу за центральным рядом, имеет миниМальный угол наклона «4 10°. Затем углы наклона у последующих дополнительных рядов постепенно увеличиваются, достигая максимального значения в зоне выходных отверстий 5 () и соответственно составляют 10°, 20° и 30°, вапример, для очистки жидкости с вязкостью V 4 ... 20 сантистокс. Таким образом угол наклона каждого последующего ряда лопаток, установленных над основным, превышгает угол наклона предыдущего ряда.

Из жидкости, протекающей вдоль радиальных лопаток вставки, выделяются пузырьки газа, которые через отверстия 16 в стенках лопаток, через полости в лопатках, кольцевой канал 17 во вставке, два

канала 18 и колодцы сопел отсоса отводятся вместе с частью жидкости через сопла привода. Удаление пузырьков газа (отсос шезначительной части жидкости) способст:вует улучшению однородности потока жидкости и повышает качество рабочей жидкости. Незначительная часть жидкости, -отводящая газовоздушные пузырьки, затрачивается иа привод ротора. Жидкость, поступаюш,ая к двум основным соплам привода в колодцах -20,. предварительно -очищается в фильтрах, установленных в верхней части колодцев 20. Основные сопла привода могут иметь меньший диаметр проходного сечения, чем диаметр сОпел отсоса, размещенных в колодцах 19.

Первоначальное передвижение пузырьков газа из объема к оси вращения вызвано разностью плотности пузырьков газа и плотности жидкости. Затем через «отверстия в лопатках пузырьки газа увлекаются жидкостью, а жидкость движется через отверстия за счет значительного перепада давлений жидкости. В роторе давление в несколько раз превышает атмосферное давление, а на выходе из сопел давление равно атмосферному.

Наличие вставки с дополнительными рядами лопаток с различными углами наклона лопаток относительно оси вставки повышает однородность и осесимметрич«ность потока по всему объему ротора. Вследствие улучшения однородности потока повышается степень очистки, следовательно, возрастает надежность работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, величивается вместимость загрязнений в

роторе за счет более равномерного расположения загрязнений в роторе.

Формула изобретения

Центрифуга для очистки жидкости, пре-

имущественно масла, в двигателях внутреннего сгорания, содержащая корпус, установленный на оси ротор с цилиндрической вставкой внутри него, ряд закрепленных на вставке радиальных лопаток и привод с соплами, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени очистки,. центрифуга снабжена рядами дополнительных лопаток, закрепленных на вставке так,, что угол наклона каждого последующего ряда лопаток, установленных над и под основными, превышает угол наклона предыдущего ряда, причем дополнительные лопатки выполнены полыми и имеют в стенках отверстия для прохода в них газа, выделившегося из потока жидкости, при этом во вставке выполнен канал для отвода газа, сообщенный с полостями лопастей.

Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:

1.Смирнов Г. А. Зарубежные центрифуги для очистки смазоганого масла в двигателях внутреинеох) сгорания, М., «ЦНИИТЭИтракторооельхозмаш 1972, с. 38-39, рис. 26.

2.Смирнов Г. А. Зару-бежные центрифуги для очистки смазочного масла в дви.гателях внутреннего сгорания. М„ «ЦНИИТЭИтратсгоросельхозмаш, 1972, с. 21, рис. 10 (прототип).