Установка очистки жидкости

Авторы патента:

B04B1/04 - с разделительными перегородками

Полезная модель относится к установкам для разделения суспензий и эмульсий в поле действия центробежных сил и может быть использована для очистки минеральных, синтетических, растительных масел, воды, топлив и др. жидкостей от механических загрязнений в машиностроительной, энергетической, газо- и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности при производстве и эксплуатации машин. Задачей полезной модели является повышение надежности работы установки, ее срока службы, при повышении качества очистки жидкости. Техническим результатом полезной модели является обеспечение рабочего процесса очистки жидкости центрифугой в безвибрационном режиме вращения ротора, что исключает процесс ухудшения качества очистки и возможность поломки центрифуги от нарастающей вибрации ротора от чрезмерно накопленных на внутренней поверхности колпака загрязнений. Установка очистки жидкости включает центробежный очиститель жидкости, всасывающую и нагнетающую магистрали, микроконтроллер. Центробежный очиститель жидкости снабжен приводом и установлен своим основанием через резиновое уплотнение на емкости для сбора осадка. Полости емкости для сбора осадка и центробежного очистителя выполнены сообщающимися между собой. Всасывающая и нагнетающая магистрали соединены со входом и выходом центробежного очистителя соответственно. Нагнетающая магистраль снабжена средствами регулирования расхода жидкости, датчиками давления и температуры. Микроконтроллер соединен с приводом. Установка также снабжена датчиком вибрации, размещенным в корпусе, пороговым устройством, соединенным с датчиком вибрации, при этом корпус датчика жестко связан с основанием центрифуги, а пороговое устройство соединено с микроконтроллером.

Известен стенд очистки жидкостей марки СОГ-913КТ1М, производимый ЗАО «Тесар-СО», включающий корпус с отсеком для очищаемой жидкости и сбора осадка, на котором герметично через резиновое уплотнение, являющееся одновременно гибкой развязкой между отсеком и очистителем, установлен центробежный очиститель. Очиститель включает ротор с тонкослойной конической тарельчатой вставкой, которая через втулку с пазами и подшипники скольжения установлена на полой оси с напорным диском в верхней ее части, служащем для отвода очищенной жидкости. Ротор герметично закрыт колпаком, цилиндрическая внутренняя поверхность которого является накопителем осадка, сброшенного с поверхностей осаждения тарельчатой вставки в процессе работы центрифуги, а нижняя коническая часть служит для подвода очищаемой жидкости и отекания во время остановок центрифуги загрязнений, накопившихся в процессе очистки на внутренней поверхности колпака - в герметично сопряженный с ним отсек для сбора осадка. Стенд включает также привод вращения центрифуги от электродвигателя, всасывающую и нагнетающую магистрали, аппаратуру, регулирующую производительность, контролирующую давление и температуру, микроконтроллер, который при отклонении рабочих параметров установки (давление, температура) от заданных дает команду на отключение двигателя центрифуги. (Паспорт 75302.969.00.000 ПС, Разработка ЗАО «Тесар СО», 2005 г. стр.9, рис.4.1 и стр.14, рис.4.4).

Однако данный стенд характеризуется недостаточной надежностью и не обеспечивает высокого качества очищаемой жидкости. Это объясняется следующими причинами. При изготовлении центробежного очистителя узел центрифуги, включающий все вращающиеся при работе элементы: колпак, размещенный внутри него ротор с тонкослойной конической вставкой, втулка с пазами и запрессованными в ее верхней и нижней части подшипниками скольжения, подвергаются комплексной совместной балансировке (выборка металла или навеска грузиков на пояске наружного диаметра колпака центрифуги) в незаполненном жидкостью состоянии, т.е. при отсутствии осадка на внутреннем диаметре колпака. В то же время, любая центрифуга после изготовления

обладает определенным дисбалансом из-за некоторой эксцентричности внутренней поверхности колпака относительно оси вращения, наличия скрытых пор в теле вращающихся узлов центрифуги и др. Таким образом, процесс балансировки осуществляется при наличии и с учетом этих отклонений, а, следовательно, «сухая», незаполненная жидкостью и не имеющая пока на поверхности колпака осадка центрифуга, несмотря на определенный эксцентриситет относительно оси вращения, будет вращаться без биений. Однако, при заполнении центрифуги очищаемой жидкостью из-за эксцентричного вращения проявляется некоторое незначительное биение, которое будет тем более возрастать, чем большее количество выделенных загрязнений будет осаждаться на внутренней поверхности колпака. Это вызывает нарастающую вибрацию центрифуги, которая не только вызывает ухудшение качества очистки жидкости, но и может привести к заклиниванию ротора на оси или к другим поломкам.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является установка очистки жидкостей, включающая центробежный очиститель жидкости, установленный на сборнике осадка и сообщающийся с ним, его привод, первую всасывающую магистраль, соединенную с центробежным очистителем, нагнетающую магистраль, снабженную средствами регулирования расхода жидкости и датчиком давления жидкости, а также источник гидравлического давления, установленный на всасывающей магистрали. Установка снабжена также второй всасывающей магистралью с дополнительным средством регулирования расхода жидкости, подключенной к первой всасывающей магистрали между насосом и центробежным очистителем, датчиком температуры, расположенным на нагнетающей магистрали, микроконтроллером, выполненным с возможностью визуального отображения информации о величинах давления и температуры и отключения установки при отклонении рабочих параметров температуры и давления в нагнетающей магистрали от заданных величин. Источник гидравлического давления представляет собой самовсасывающий электронасос. Установка может быть снабжена дополнительным датчиком давления, установленным на всасывающей магистрали перед центробежным очистителем (Патент на полезную модель РФ №57149, МПК: МПК: В04В 1/04).

Однако данной установке также присущи все перечисленные выше недостатки.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы установки, ее срока службы, при повышении качества очистки жидкости.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение рабочего процесса очистки жидкости центрифугой в безвибрационном режиме вращения ротора,

что исключает процесс ухудшения качества очистки и возможность поломки центрифуги от нарастающей вибрации ротора от чрезмерно накопленных на внутренней поверхности колпака загрязнений.

Для решения поставленной задачи установка очистки жидкости, включающая центробежный очиститель жидкости, снабженный приводом и установленный своим основанием через резиновое уплотнение на емкости для сбора осадка, при этом полости емкости для сбора осадка и центробежного очистителя выполнены сообщающимися между собой, всасывающую и нагнетающую магистрали, соединенные со входом и выходом центробежного очистителя соответственно, при этом нагнетающая магистраль снабжена средствами регулирования расхода жидкости, датчиками давления и температуры, микроконтроллер, соединенный с приводом, согласно полезной модели, снабжена датчиком вибрации, размещенным в корпусе, пороговым устройством, соединенным с датчиком вибрации, при этом корпус датчика жестко связан с основанием центрифуги, а пороговое устройство соединено с микроконтроллером.

Датчик вибрации может быть выполнен в виде пьезоэлемента.

Жесткая связь корпуса датчика вибрации с основанием центрифуги осуществляется посредством кронштейна.

Установка может быть снабжена дополнительным датчиком давления, установленным на всасывающей магистрали перед центробежным очистителем.

Всасывающая магистраль снабжена встроенным насосом.

Заявляемый технический результат достигается за счет введения в конструкцию установки датчика вибрации, который через пороговое устройство при определенной степени вибрации корпуса центрифуги дает команду на отключение привода центрифуги.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена гидравлическая схема установки очистки жидкости, на фиг.2 - конструкция центробежного очистителя жидкости (центрифуги). Позициями на чертеже обозначены: 1 - центробежный очиститель жидкости (центрифуга); 2 - основание центробежного очистителя (фланец); 3 - уплотнительный элемент; 4 - крышка; 5 - емкость для сбора осадка (грязеотстойник); 6 - тарельчатая вставка; 7 - втулка; 8 - продольный паз; 9 - полая ось; 10 - напорный диск; 11 - нагнетающая магистраль; 12 - колпак; 13 - крыльчатка; 14 - конический кольцевой слой; 15 - всасывающая магистраль; 16 - датчик давления; 17 - вентиль регулирования расхода жидкости; 18 - датчик температуры; 19 - кронштейн; 20 - датчик вибрации (в виде расположенного в корпусе пьезоэлемента); 21 - пороговое устройство; 22 - микроконтроллер.

Установка состоит из несущего корпуса, в передней части которого расположена емкость для сбора осадка (грязеотстойник) 5, герметично закрытая крышкой 4 и снабженная верхним и нижним отверстиями с пробками для слива жидкости, а также указателем уровня осадка. Над емкостью для сбора осадка 5 герметично через резиновый уплотнительный элемент 3, выполненный, например, в виде кольцевой мембраны, установлен центробежный очиститель жидкости 1, при этом кольцевая мембрана прикреплена к корпусу установки и одновременно выполняет функцию гибкой развязки между емкостью для сбора осадка и центробежным очистителем жидкости.

Центробежный очиститель состоит из двух частей - неподвижной и вращающейся (ротора). Неподвижная часть состоит из основания 2, снабженного входным и выходным штуцерами, полой оси 9, по которой отводится очищенная жидкость, и напорного диска 10. В основании выполнен канал для прохода жидкости, через который сообщаются полости емкости для сбора осадка и центробежного очистителя жидкости. Ротор состоит из крыльчатки 13, втулки 7 с подшипниками, тарельчатой вставки 6, и колпака 12 с водосборной чашкой в верхней части, пробкой и клапанами (заглушками). Пробка снабжена клапаном для выпуска воздуха при заполнении центрифуги жидкостью. Тарельчатая вставка 6 представляет собой пакет, собранный из надеваемых поочередно на втулку 7 пластмассовых тарелок. Втулка 7 снабжена продольными пазами 8 для сбора и отвода очищенной жидкости. Втулка 7 через подшипники скольжения установлена на полой оси 9, в верхней части которой смонтирован напорный диск 10, которым очищенная в тарельчатой вставке 6 жидкость нагнетается через полую ось 9 в нагнетающую магистраль 11. Центробежный очиститель 1 закрыт колпаком 12, сопряженным с крыльчаткой 13. Внутренняя цилиндрическая поверхность колпака является накопителем осадка, выделенного в тарельчатой вставке 6. В процессе работы слой осадка приобретает форму конического кольцевого слоя 14, расположенного между наружным диаметром тарельчатой вставки 6 и внутренней поверхностью колпака 12. Во время остановки центрифуги загрязнения, накопившиеся на внутренней поверхности колпака стекают в герметично сопряженную с центробежным очистителем емкость для сбора осадка. Крыльчатка представляет собой единую деталь, нижняя часть которой является шкивом для поликлинового ремня привода центрифуги. На внутренней конусной поверхности крыльчатки установлены вертикальные лопасти, в торцы которых запрессована втулка 7, прижимающая нижнюю металлическую тарелку. На периферии крыльчатки имеется посадочная поверхность для состыковки с колпаком 12. Между собой крыльчатка и колпак соединяются стопорным кольцом, удерживающим колпак от осевых

перемещений и поворота относительно крыльчатки. Установка снабжена всасывающей магистралью 15, свободный конец которой погружен в емкость с очищаемой жидкостью. На нагнетающей магистрали 11 установлены датчик давления 16, вентиль регулирования расхода жидкости 17, датчик температуры 18. На кронштейне 19, жестко связанным с фланцем 2 (или непосредственно на фланце 2) установлен датчик вибрации 20, например, в виде пьезоэлемента, расположенного в корпусе. Пьезоэлемент 20 с помощью проводников связан с пороговым устройством 21, которое в свою очередь связано с микроконтроллером 22 (или пультом управления) на который через соответствующие датчики поступает информация о давлении в напорной магистрали (от датчика давления 16), о температуре жидкости (от датчика температуры 18).

Т.о., сигнал от пьезоэлемента через пороговое устройство поступает на микроконтроллер (или пульт управления), который при переполнении осадком внутренней цилиндрической поверхности колпака центрифуги и соответственно ее разбалансировке, дает команду на отключение привода (электродвигателя) центрифуги. Таким образом, предлагаемая конструкция установки обеспечивает автоматическую остановку вращения центрифуги при недопустимо большом заполнении ее осадком, вызывающим повышение вибрации центрифуги.

При работе центробежного очистителя 1 в процессе сбрасывания из тарельчатой вставки 6 осадка на внутреннюю поверхность колпака 12 происходит его постепенное накопление равномерным слоем по окружности. В связи с эксцентричным расположением внутренней поверхности колпака относительно оси вращения по мере накопления слоя осадка на внутренней цилиндрической поверхности колпака 12, возникает его разбалансировка относительно оси вращения тем большая, чем больше слой накопленного осадка. Как следствие возникает вибрация колпака тем большая, чем больше слой осадка. Вибрация от колпака 12 передается на фланец 2 и, соответственно, на жестко установленный на нем кронштейн 19, а также на закрепленный на нем корпус пьезоэлемента 20. Пьезоэлемент 20 деформируется под воздействием ускорений, создаваемых из-за вибраций его корпуса. В зависимости от величины деформации пьезоэлемента меняется величина электростатического потенциала на его поверхности. При возрастании величины деформации колебаний пьезоэлемента, увеличивается амплитуда электростатических колебаний на его поверхности, которая фиксируется пороговым устройством 21. При определенном критическом значении электростатических колебаний сигнал с порогового устройства 21 поступает через соответствующий датчик на микроконтроллер 22, который дает команду на выключение привода центрифуги 1.

Пример конкретного выполнения.

Было изготовлено заявляемое устройство, в котором в качестве центробежного очистителя была использована центрифуга марки ГЦН с производительностью до 50 л/мин, в качестве привода - асинхронный двигатель, мощностью 4 кВт, 3000 об/мин.

Полезная модель обеспечивает более надежную - безаварийную работу установки в связи с предотвращением разбалансировки ротора центрифуги путем автоматического прекращения ее работы.

1. Установка очистки жидкостей, включающая центробежный очиститель жидкости, снабженный приводом и установленный своим основанием через резиновое уплотнение на емкости для сбора осадка, при этом полости емкости для сбора осадка и центробежного очистителя выполнены сообщающимися между собой, всасывающую и нагнетающую магистрали, соединенные со входом и выходом центробежного очистителя соответственно, при этом нагнетающая магистраль снабжена средствами регулирования расхода жидкости, датчиками давления и температуры, микроконтроллер, соединенный с приводом, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком вибрации, размещенным в корпусе, пороговым устройством, соединенным с датчиком вибрации, при этом корпус датчика жестко связан с основанием центрифуги, а пороговое устройство соединено с микроконтроллером.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что датчик вибрации выполнен в виде пьезоэлемента.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что жесткая связь корпуса датчика вибрации с основанием центрифуги осуществляется посредством кронштейна.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным датчиком давления, установленным на всасывающей магистрали перед центробежным очистителем.

5. Установка, по п.1, отличающаяся тем, что всасывающая магистраль снабжена встроенным насосом.