Результат интеллектуальной деятельности: ФИЛЬТРУЮЩИЙ ГИДРОЦИКЛОН СИСТЕМЫ СМАЗКИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от твердых частиц в центробежном поле, а именно к гидроциклонным сепараторам, и может быть использовано, например, для очистки перекачиваемой насосом жидкости, подаваемой на узлы насоса, например, для смазки и охлаждения трущихся пар в качестве запирающей жидкости торцовых уплотнений нефтяных насосов.

Известен гидроциклон для торцовых уплотнений нефтяных насосов, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным подводящим и осевыми разгрузочным и сливным патрубками, снабженный съемными настроечными дроссельными шайбами, установленными в сливном и разгрузочном патрубках (RU №1809, опубл. 18.07.1993). Недостатками известного гидроциклона являются значительное гидравлическое сопротивление в зоне сливного патрубка из-за наличия в нем дроссельной шайбы, а также трудоемкость его изготовления.

Известен также гидроциклон для торцовых уплотнений нефтяных насосов, содержащий цилиндроконический корпус с радиальным подводящим и осевым разгрузочным патрубками, снабженный съемным цилиндрическим элементом с тангенциальным калиброванным отверстием и одной или более съемной дроссельной шайбой, а также закрепленную к корпусу крышку с осевым сливным патрубком (RU №2943 U1, опубл. 20.06.1995). Недостатками известного гидроциклона являются низкое качество очистки нефти от твердых частиц из-за неэффективной циркуляции разделяемой среды в цилиндрической части корпуса и повышенный абразивный износ проточной части из-за отсутствия футеровки в конической части корпуса и прямоугольного сопряжения внутренней плоской поверхности крышки с цилиндрической поверхностью корпуса, что помимо прочего ухудшает циркуляцию разделяемой среды.

Известен гидроциклон, содержащий корпус, включающий цилиндрическую и коническую части с резиновой футеровкой из отдельных резиновых элементов с приспособлениями для крепления к корпусу, патрубок ввода, сливной и песковый патрубки. Приспособления для крепления выполнены в виде магнитных элементов (RU №2173583 С1, опубл. 20.09.2001).

Известен гидроциклон, содержащий корпус, включающий цилиндрическую и коническую части с резиновой футеровкой. Резиновые футеровки армированы стержнями (RU №2234985 С1, опубл. 27.08.2004).

Недостатками известных решений являются избыточная циркуляция очищаемой смазочной жидкости и повышенное гидравлическое сопротивление, создаваемое сочетанием внутренней конфигурации корпуса и крышки циклона.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении надежности и ресурса работы фильтрующего гидроциклона центробежного насоса при снижении энергозатрат и объема циркуляции очищаемой смазочной жидкости.

Поставленная задача решается тем, что фильтрующий гидроциклон системы смазки центробежного насоса, согласно изобретению, содержит цилиндроконический корпус с радиальным подводящим и осевым разгрузочным патрубками, при этом гидроциклон снабжен расположенным в цилиндрической части корпуса съемным цилиндрическим элементом, выполненным не менее чем с двумя тангенциальными калиброванными отверстиями, и крышкой с осевым сливным патрубком с приемной частью, выступающей внутрь корпуса гидроциклона до уровня ниже нижней кромки поперечного сечения радиального подводящего патрубка, причем крышка выполнена с кольцевой выемкой двоякой кривизны, плавно сопряженной в радиально-осевом поперечном сечении с внутренней поверхностью упомянутого цилиндрического элемента и выступающей частью сливного патрубка, при этом съемный цилиндрический элемент выполнен из износостойкого материала, причем все упомянутые патрубки радиальный подводящий и осевые разгрузочный и сливной снабжены фланцами, кроме того, гидроциклон снабжен системой настройки потоков смазочной жидкости, при этом указанная система выполнена с возможностью установки на радиальном подводящем и осевом разгрузочном патрубках элементов с калиброванным отверстием, например, в виде дроссельных шайб, а выступающий элемент сливного патрубка выполнен съемным, сменным с возможностью подбора и замены сечения калиброванного отверстия для балансируемой настройки потока очищенной смазочной жидкости.

При этом тангенциальные калиброванные отверстия в съемном цилиндрическом элементе гидроциклона могут быть выполнены с щелевой конфигурацией с вертикально ориентированной продольной осью и скругленной торцевой частью указанных отверстий.

Конфигурация кольцевой выемки во внутренней поверхности крышки может быть выполнена торообразной с постоянным радиусом кривизны в радиально-осевом сечении выемки и с плавным сопряжением с внутренней поверхностью цилиндрического элемента и выступающей частью сливного патрубка.

Конфигурация кольцевой выемки во внутренней поверхности крышки может быть выполнена с переменным радиусом кривизны, предпочтительно, по типу полуэллипса или полуовала в радиально-осевом сечении выемки и с плавным сопряжением с внутренней поверхностью цилиндрического элемента и выступающей частью сливного патрубка.

Съемный цилиндрический элемент может быть выполнен из износостойкого материала, предпочтительно, типа полиуретана или тефлона.

Коническая часть корпуса гидроциклона может быть выполнена с внутренней футеровкой из резины или полиуретана.

Внутренняя поверхность конической части корпуса гидроциклона может быть покрыта защитным слоем типа тефлона.

Коническая часть гидроциклона может быть выполнена с градиентом углового схождения поперечного сечения к разгрузочному патрубку, обеспечивающим угол наклона образующей конической поверхности, превышающий угол естественного откоса и свободного скольжения по конической поверхности отсепарированных примесей к указанному разгрузочному патрубку.

В корпусе и крышке гидроциклона могут быть выполнены глухие резьбовые отверстия под винты крепления клемм заземляющих шин.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении надежности и ресурса работы фильтрующего гидроциклона системы смазки центробежного насоса за счет повышения степени очистки нефти от твердых включений и улучшения режима работы гидроциклона с минимальной потерей затрачиваемой энергии и повышении КПД насоса вследствие повышения степени очистки и устранения избыточной циркуляции смазочной жидкости, что достигается разработанной в изобретении системой настройки потоков и возможностью их сбалансированного регулирования путем подбора калиброванных отверстий в патрубках гидроциклона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан фильтрующий гидроциклон с цилиндрическими тангенциальными каналами, продольное сечение;

на фиг.2 - фрагмент продольного сечения гидроциклона с щелевыми тангенциальными каналами;

на фиг.3 - вариант фильтрующего гидроциклона с двумя тангенциальными каналами и заглушающей вставкой, поперечное сечение;

на фиг.4 - вариант фильтрующего гидроциклона с пятью тангенциальными каналами, поперечное сечение.

Фильтрующий гидроциклон системы смазки центробежного насоса содержит цилиндроконический корпус 1 с радиальным подводящим патрубком 2 и осевым разгрузочным патрубком 3. Гидроциклон снабжен расположенным в цилиндрической части корпуса 1 съемным цилиндрическим элементом 4, выполненным не менее чем с двумя тангенциальными калиброванными отверстиями 5, и крышкой 6 с осевым сливным патрубком 7 с приемной частью 8, выступающей внутрь корпуса 1 гидроциклона до уровня ниже нижней кромки поперечного сечения радиального подводящего патрубка 2. Крышка 6 выполнена с кольцевой выемкой двоякой кривизны, плавно сопряженной в радиально-осевом поперечном сечении с внутренней поверхностью упомянутого цилиндрического элемента 4 и выступающей частью 8 сливного патрубка 7. Съемный цилиндрический элемент 4 выполнен из износостойкого материала. Все упомянутые патрубки 2, 3, 7 соответственно радиальный подводящий и осевые разгрузочный и сливной снабжены фланцами. Гидроциклон снабжен системой настройки потоков смазочной жидкости. Указанная система выполнена с возможностью установки на радиальном подводящем и осевом разгрузочном патрубках 2 и 3 соответственно элементов с калиброванным отверстием, например, в виде дроссельных шайб 9. Выступающий элемент сливного патрубка 7 выполнен съемным, сменным с возможностью подбора и замены сечения калиброванного отверстия для балансируемой настройки потока очищенной смазочной жидкости.

Тангенциальные калиброванные отверстия 5 в съемном цилиндрическом элементе 4 гидроциклона выполнены с щелевой конфигурацией с вертикально ориентированной продольной осью и скругленной торцевой частью указанных отверстий.

Конфигурация кольцевой выемки во внутренней поверхности крышки 6 выполнена торообразной с постоянным радиусом кривизны в радиально-осевом сечении выемки и с плавным сопряжением с внутренней поверхностью цилиндрического элемента 4 и выступающей частью 8 сливного патрубка 7.

Конфигурация кольцевой выемки во внутренней поверхности крышки 6 выполнена с переменным радиусом кривизны, предпочтительно, по типу полуэллипса или полуовала в радиально-осевом сечении выемки и с плавным сопряжением с внутренней поверхностью цилиндрического элемента 4 и выступающей частью 8 сливного патрубка 7.

Съемный цилиндрический элемент 4 выполнен из износостойкого материала, предпочтительно, типа полиуретана или тефлона.

Коническая часть корпуса 1 гидроциклона выполнена с внутренней футеровкой 10 из резины или полиуретана.

Внутренняя поверхность конической части корпуса 1 гидроциклона покрыта защитным слоем типа тефлона.

Коническая часть корпуса 1 гидроциклона выполнена с градиентом углового схождения поперечного сечения к разгрузочному патрубку 3, обеспечивающим угол наклона образующей конической поверхности, превышающий угол естественного откоса и свободного скольжения по конической поверхности отсепарированных примесей к указанному разгрузочному патрубку 3.

В корпусе 1 и крышке 6 гидроциклона выполнены глухие резьбовые отверстия 11 под винты крепления клемм заземляющих шин.

Работа гидроциклона фильтрующего осуществляются следующим образом.

Исходная очищаемая жидкость, например перекачиваемая магистральным центробежным насосом нефть, отбираемая из напорной полости насоса, поступает в подводящий патрубок 2, проходит через тангенциальные калиброванные отверстия 5 цилиндрического элемента 4 и попадает со скоростью внутрь цилиндроконического корпуса 1, приобретая окружную скорость. Подача через несколько тангенциальных отверстий обеспечивает равномерность потока очищаемой от механических примесей нефти в цилиндрической части корпуса 1 гидроциклона, а также препятствует преждевременному оседанию механических примесей на стенках цилиндрической части корпуса гидроциклона. Далее закрученный поток нефти поступает в коническую часть корпуса 1, где под действием центробежных сил происходит фильтрация механических примесей в пристеночном слое и получение очищенной от механических примесей нефти в центральной части гидроциклона. Отфильтрованные механические примеси удаляются из гидроциклона через патрубок 3 и подаются по трубопроводу (не показано) во всасывающую полость насоса, а очищенная нефть через сливной патрубок 7 под давлением подается далее по трубопроводу (не показано) на соответствующий узел насоса (торцовое уплотнение, подшипниковый узел и т.п.).

Настройка режима работы гидроциклона осуществляется установкой соответствующего комплекта сменных элементов 4, 8, 9.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет устранить избыточную циркуляцию очищаемой смазочной жидкости, что повышает надежность и ресурс работы гидроциклона фильтрующего и улучшает степень очистки нефти от твердых механических примесей.