Концентратор рідини з ущільнювальним пристроєм
Формула / Реферат
1. Концентратор жидкости с уплотнительным устройством, содержащий компрессор, встроенный между испарителем и конденсатором, работающим под вакуумом, при этом компрессор содержит вал с ротором, закрепленным на нем, отличающийся тем, что ротор имеет первый уплотняющий торец, расположенный по существу перпендикулярно оси вращения ротора и образующий зазор со вторым уплотняющим торцом, при этом первый и второй уплотняющие торцы определяют область, в которой образуется перепад давления и в которой формируется уплотнение, причем первый уплотняющий торец имеет, по меньшей мере, одну траекторию для потока жидкости для удержания жидкости под действием уравновешенной центробежной силы и усилий перепада давлений для формирования уплотнения в зазоре между первым и вторым уплотняющим торцами.
2. Концентратор по п.1, отличающийся тем, что содержит камеру, расположенную позади заднего торца ротора для обеспечения источника уплотняющей жидкости для подачи ее через окружную поверхность ротора и в траектории или в каждую траекторию для потока жидкости.
3. Концентратор по п.2, отличающийся тем, что траектории или каждая траектория потока жидкости представляет собой канавку, расположенную частично радиально относительно уплотняющего торца.
4. Концентратор по п.3, отличающийся тем, что траектории или каждая траектория потока жидкости представляет собой канавку, расположенную по существу радиально относительно уплотняющего торца.
5. Концентратор по п.1, отличающийся тем, что второй уплотняющий торец содержит неподвижный элемент, через который проходит вал, обеспечивающий вращение ротора.
6. Концентратор по п.1, отличающийся тем, что сепаратор встроен между испарителем и компрессором, подающим пар под давлением в конденсатор, при этом часть пара рециркулирует из конденсатора в сепаратор.
7. Концентратор по п.6, отличающийся тем, что часть концентрированного материала, выходящего из сепаратора, рециркулирует в испаритель.
8. Концентратор по п.7, отличающийся тем, что сепаратор содержит дугообразные впускные средства для приема и разделения материала, поступающего в сепаратор.
Текст
Настоящее изобретение касается концентраторов жидкости с уплотнительным устройством. Концентратор жидкости является установкой, в которой процесс испарения может осуществляться в более концентрированной жидкости. В установках, таких как концентраторы, требуются различные вращающиеся и/или неподвижные уплотнения для того, чтобы гарантировать поддержание установленных давлений и/или разряжений и чтобы предотвратить взаимное загрязнение потоков жидкости через различные части установки. До настоящего времени были предложены различные уплотнительные устройства для обеспечения уплотнения в одном или более требуемых местах в любом конкретном типе установок. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является концентратор жидкости с уплотнительным устройством, содержащий компрессор, встроенный между испарителем и конденсатором, работающими под вакуумом, при этом компрессор содержит вал с ротором, закрепленным на нем. Вал с ротором сконструирован так, чтобы обеспечить непрерывное жидкое уплотнение по окружности вокруг осевого участка вала внутри отверстия для вала в корпусе и по радиусу между этим осевым участком вала и корпусом во время работы компрессора, и тем самым уплотнить отверстие с целью предотвращения прохода пара или другой подобной среды из корпуса и в корпус. При этом жидкость получают за счет системы охлаждения и конденсации пара в уплотняемом зазоре, а в зазоре она удерживается на месте за счет центробежного действия ротора и градиента давления между внутренней полостью и наружной стороной компрессора. Конструкция согласно прототипу обеспечивает устойчивое уплотнение только при высоких оборотах вала компрессора, т.е. только после выхода концентратора на рабочий режим, и только при постоянном контроле за наличием уплотняющей жидкости. Снижение количества пара и/или чрезмерное повышение температуры деталей уплотнения неизбежно ведут к потере устойчивости уплотнения. Кроме того, уплотнение имеет поверхности, работающие в непосредственном контакте друг с др угом, поэтому уплотняющая жидкость является одновременно и смазкой и необходимо поддерживать целостность уплотнения, так как в противном случае быстрое увеличение тепла может привести к повреждению или выходу из строя уплотняющи х поверхностей в течение относительно короткого промежутка времени. Таким образом, создание устойчивого уплотнения, надежного и работающего при всех режимах работы концентратора, остается актуальным. В основу настоящего изобретения поставлена задача создать концентратор жидкости с уплотнительным устройством, содержащий компрессор, встроенный между испарителем и конденсатором, работающими под вакуумом, в котором, за счет изменения конструкции уплотнительного устройства, предусматривающей на торце вращающегося уплотняющего ротора специальные траектории для потока жидкости для удержания жидкости под действием уравновешивающей центробежной силы и перепада давлений, при работе компрессора создается устойчивое гидравлическое уплотнение между камерой компрессора и внешней средой в условиях вакуума в камере, независимо от режима работы компрессора. Эта задача решена тем, что предложен концентратор жидкости с уплотнительным устройством, содержащий компрессор, встроенный между испарителем и конденсатором, работающими под вакуумом, при этом компрессор содержит вал с ротором, закрепленным на нем, в котором, согласно изобретению, ротор имеет первый уплотняющий торец, расположенный по существу перпендикулярно оси вращения ротора и образующий зазор со вторым уплотняющим торцом, при этом первый и второй уплотняющие торцы определяют область, в которой образуется перепад давления и в которой формируется уплотнение, причем первый уплотняющий торец имеет по меньшей мере одну траекторию для потока жидкости для удержания жидкости под действием уравновешенной центробежной силы и усилий перепада давлений для формирования уплотнения в зазоре между первым и вторым уплотняющим торцами. Такая конструкция создает при работе компрессора устойчивое жидкостное уплотнение между камерой компрессора и внешней средой в условиях вакуума в камере в зоне, где существует перепад давлений и в которой вращаются вращающиеся средства и в которую может подаваться уплотняющая жидкость и где вращающиеся средства образуют уплотняемую поверхность, доступную для уплотняющей жидкости, чтобы она удерживалась на уплотняющей поверхности под действием центробежных сил, создающих уплотнение. Целесообразно, чтобы концентратор содержал камеру, расположенную позади второго торца ротора для обеспечения источника уплотняющей жидкости для подачи ее через окружную поверхность ротора и в траектории или в каждую траекторию потока жидкости. Такая конструкция обеспечивает возможность подачи жидкости для создания уплотнения на любом этапе работы концентратора и исключает необходимость конденсации пара в зазоре между уплотняющими торцами для использования образующейся при этом жидкости в качестве жидкостного уплотнения. Целесообразно также, чтобы траектории или каждая траектория потока жидкости представляли собой канавку, расположенную частично радиально или по существу радиально относительно уплотняющего торца. Такая конструкция увеличивает объем жидкостного уплотнения и создает интенсивный поток жидкости, направленный к периферии первого уплотняющего торца, что повышает надежность и эффективность гидравлического уплотнения указанной зоны даже при малых оборотах вала. Целесообразно также, чтобы второй уплотняющий торец содержал неподвижный элемент, через который проходит вал, обеспечивающий вращение ротора. Такая конструкция обеспечивает снижение нежелательной протечки уплотняющей жидкости в камеру компрессора при остановке двигателя. Целесообразно, чтобы сепаратор был встроен между испарителем и компрессором, подающим пар под давлением в конденсатор, при этом часть пара рециркулировала из конденсатора в сепаратор, а часть концентрированного материала, выходящего из сепаратора, рециркулировала в испаритель. Такая конструкция за счет упомянутой рециркуляции пара и концентрированного материала значительно повышает экономичность и эффективность системы. Наконец, целесообразно, чтобы сепаратор содержал дугообразные впускные средства для приема и разделения материала, поступающего в сепаратор. Такая конструкция облегчает процесс разделения и также повышает эффективность системы. На фиг.1 схематично показан концентратор жидкости с уплотнительным устройством согласно изобретению; на фиг.2 -блок-схема варианта концентратора, изображенного на фиг.1; на фиг.3 - вид сбоку той части концентратора, которая включает элементы, связанные с компрессором; на фиг.4 - вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе зоны A, обозначенной на фиг.3; на фи г.5 - вид в ракурсе 3/4 ротора в соответствии с одним из возможных вариантов изобретения; на фиг.6 - вид спереди ротора, показанного на фиг.5; на фиг.7 - вид сбоку ротора, показанного на фиг.5; на фиг.8 - вид сзади ротора, показанного на фиг.5; на фиг.9 - вид спереди ротора в соответствии с другим вариантом изобретения; на фиг.10 - вид в ракурсе 3/4 ротора в соответствии с третьим вариантом изобретения; на фиг.11 - вид спереди ротора на фиг.10; на фиг.12 - вид сбоку ротора на фиг.10; на фиг.13 - вид спереди ротора на фиг.10; на фиг.14 - вид спереди ротора в соответствии с четвертым вариантом изобретения; на фиг.15 - вид спереди ротора в соответствии с пятым вариантом изобретения; на фиг.16 - вид спереди ротора в соответствии с шестым вариантом изобретения; на фиг.17 - статическое уплотнение для использования в концентраторе жидкости согласно настоящему изобретению; на фиг.18 - поперечное сечение уплотнительного устройства использующего статическое уплотнение, показанное на фиг.17; на фиг.19 - поперечное сечение еще одного уплотнительного устройства, использующего статическое уплотнение, показанное на фиг.17. Концентратор жидкости с уплотнительным устройством согласно настоящему изобретению схематически показан на фиг.1 на примере концентратора молока. Концентратор содержит теплообменник 1, соединенный системой трубопроводов с испарителем 2 любого подходящего типа. Обычно испаритель 2 может быть пластинчатым, закрытым, трубным, двухтрубным или любого другого типа, обеспечивающим теплопередачу при кипении молока. Системой трубопроводов испаритель 2 через компрессор 3 соединен с конденсатором 4, который, в свою очередь, соединен трубопроводом с теплообменником 1, имеющим впускные и выпускные отверстия для подачи молока, выпуска концентрированного продукта и конденсата. На схеме фиг.2 приведены средства, обеспечивающие рабочий цикл концентратора жидкости. Питающий насос 5 соединен трубопроводом с впускным отверстием теплообменника 1 для подачи молока. Внутренний сепаратор 6, соединен трубопроводом с испарителем, 2 и снабжен дугообразным впускным средством 7, облегчающим процесс разделения. Внутренний сепаратор 6 соединен системой трубопроводов с теплообменником 1 и испарителем 2 через насос 8 сепаратора и с конденсатором 4 через компрессор 3. Конденсатор 4 соединен трубопроводом с вакуумным насосом 9, создающим в концентраторе заданное пониженное давление, и соединен трубопроводом через нагнетающий насос 10 с теплообменником 1. Конструкционное решение части концентратора, которая включает элементы, связанные с компрессором, показано на фиг.3. Здесь испаритель 2 и конденсатор 4 связаны в единый блок 2/4, который примыкает к сепаратору 6 и сообщается с ним через отверстие 11. Блок 2/4 испаритель/конденсатор снабжен впускным трубопроводом 12, выпускным трубопроводом 13 и впускным отверстием 14, соединяющим его с выходом компрессора 3. В блоке 2/4 содержится пластинчатый теплообменник или другое теплообменное оборудование (не показано). Сепаратор 6 имеет с 5 внешней стороны переднюю крышку 15, крепящуюся к корпусу сепаратора фланцем 16, и снабжен выпускным трубопроводом 17. Пропускное отверстие 8 соединяет вакуумное пространство сепаратора 6 с входным патрубком 19 компрессора 3, вакуумная камера которого герметически соединена с корпусом сепаратора. Вал 20 -компрессора 3 расположен вдоль оси пропускного отверстия 18 и входного патрубка 19 и имеет первый торец и второй торец с торцевой гайкой 21. Торцевая гайка 21 крепит на валу крыльчатку 22 компрессора, расположенную в вакуумной камере компрессора 3, сообщающейся с вакуумным пространством сепаратора 6 через пропускное отверстие 18 и входной патрубок 19. Первый торец вала 20 компрессора располагается в открытом пространстве при атмосферном давлении и соединен ременной передачей 23 с двигателем 24. На фиг.4 поперечное сечение компрессора 3, показанного на фиг.3, дано в увеличенном масштабе. В частности, на нем показано уплотнительное устройство 25 на валу 20, отделяющее вакуумную камеру компрессора от открытого пространства при атмосферном давлении, в соответствии с одним из возможных вариантов настоящего изобретения. Уплотнительное устройство 25 содержит ротор 26, установленный герметично на валу 20 компрессора с помощью двух О-образных колец 27. Ротор 26 может изготавливаться из любого материала, например, металла, пластмассы или любого другого подходящего материала или композитных материалов. Ротор 26 имеет переднюю поверхность или первый уплотняющий торец 28, обращенный к продолжению стенки корпуса. Этот первый уплотняющий торец 28, как будет описано ниже, содержит большое число канавок, в которых под действием центробежной силы удерживается уплотняющая жидкость, обеспечивающая уплотнение между первым уплотняющим торцом 28 и вторым уплотняющим торцом 29, являющегося частью внешней поверхности стенки вакуумной камеры компрессора. С целью повышения степени герметизации второй уплотняющий торец 29 может содержать эластичный неподвижный уплотняющий элемент (выделен жирной линией на фиг.4), через который проходит вал 20, обеспечивающий вращение ротора 26 и крыльчатки 22. Позади заднего торца 30 ротора 26 расположена первая камера 31, снабженная впускным отверстием 32 и выпускным отверстием 33, а за первой камерой 31 находится еще одна вторая камера 34. Впускное 32 и выпускное 33 отверстия могут располагаться относительно друг друга под любым углом и необязательно друг против др уга, как показано. В показанном варианте уплотнения окружная поверхность 35 ротора 26 снабжена большим числом окружных канавок 36, хотя, как будет описано ниже, такие канавки 36 имеются не во всех вариантах настоящего изобретения. Последняя третья камера 37 избыточного потока соединена с атмосферой через сливную прорезь 38. Вал 20 компрессора размещен в неподвижном корпусе 39 вала на подшипниках 40. Этот корпус 39 вала смонтирован с корпусом уплотнительного узла 41 так, что независимо от наличия воды в камерах 31 и 34 поверхности вращающегося ротора 26 не контактируют с обращенным к ним поверхностями корпуса уплотнительного узла 41, между которыми образуется гидравлическое уплотнение согласно настоящему изобретению. Корпус уплотнительного узла 41 герметично соединяется со стенкой компрессора, ограничивающей его вакуумное пространство. На фиг.5 и 6, первый уплотняющий торец 28 ротора 26 в соответствии с одним из возможных вариантов настоящего изобретения снабжен большим числом торцевых канавок 42. Последние в данном варианте показаны расположенными радиально на первом уплотняющем торце 28 и каждая из них имеет U или V-образную форму, ширина которых увеличивается в сторону окружной поверхности 35 вращающегося ротора 26. Торцевые канавки 42 могут выполняться как одно целое с ротором 26, например, формованием, литьем или иным способом, или могут выполняться впоследствии обработкой резанием, фрезерованием, травлением и т.п. Еще в одном альтернативном варианте предусматривается, что канавки 42 могут выполняться путем крепления к первому уплотняющему торцу 28 дискретных элементов, образующи х в итоге канавки, желоба и т.п. Внутреннее отверстие 43 ротора 26 показано снабженным двумя внутренними канавками 44, предназначенными для приема Ообразных колец 27 (см. фиг.4). Окружная поверхность 35 на фиг.5 и 7 показана гладкой, т.е. она не имеет окружных канавок (36), как в варианте, представленном на фиг.4. Как было установлено, ротор 26 будет работать как с окружными канавками 36, так и без них, однако, их отсутствие, помимо упрощения конструкции ротора 26, может помочь облегчить вращение ротора 26. Число, размер и форму торцевых канавок 42 и окружных канавок 36 (см. фиг.4) определяют в зависимости от скорости вращения ротора 26 и вакуума, для которого предназначено уплотнение. Размер, число и форма канавок 42 и 36 (см. фиг.4) определяют объем воды, удерживаемый при данной скорости в данном участке канавок 42 и 36 центробежной силой, уравновешенной перепадом давлений с обеих сторон уплотнения. В варианте, показанном на фиг.5 и 6, ребра 45, образованные торцевыми канавками 42, сходятся в центральной части 46, окружающей отверстие 43, в результате чего торцевые канавки 42 не соединяются непосредственно с отверстием 43 и вакуумным пространством вокруг вала 20. Как показано на фиг.8, задний торец 30 этого варианта снабжен большим числом "шпоночных пазов" 47, расположенных вокруг заднего конца отверстия 43 для крепления ротора 26 на валу 20. Считается, что часть воды может располагаться снаружи канавок 42 для обеспечения уплотнения между поверхностью ребер 45 и вторым уплотняющим торцом 29 (см. фиг.4), т.е. в зазоре между первым уплотняющим торцом 28 и вторым уплотняющим торцом 29 для комбинирования с уплотняющим действием, обеспечиваемым водой, удерживаемой за счет баланса сил в канавках 42. Как показано на фиг.9, в альтернативном варианте настоящего изобретения ротор 26 имеет торцевые канавки 42, которые располагаются веером, скручены или смещены относительно радиальной оси ротора 26. Торцевые канавки 42 снова показаны имеющими U или V-образную форму, расходящуюся к периферии ротора 26. В зависимости от направления вращения ротора 26 такое расположение веером или смещение торцевых канавок 42 может обеспечивать улучшенное уплотнение и/или улучшенный расход энергии. Как показано на фиг.10 - 13, в альтернативном варианте настоящего изобретения ротор 26 снабжен большим числом торцевых канавок 42, идущих прямо в отверстие 43, при этом расположенные между ними ребра 45 укорочены, так что они не доходят до кромки отверстия 43. Окружная поверхность 35 также снабжена окружными канавками 36, как было показано выше в варианте на фиг.4. Торцевые канавки 42 снова имеют ширину, увеличивающуюся в сторону окружной поверхности 35. В варианте, показанном на фиг.5 и 6, торцевые канавки 42 расположены радиально или в случае варианта фиг.9 они смещены относительно радиальной оси, а их ширина увеличивается в сторону окружной поверхности 35 ротора 26. В альтернативных вариантах торцевые канавки 42 могут иметь постоянную ширину или ширину, изменяющуюся в противоположную сторону. Поэтому в одном из вариантов первый уплотняющий торец 28 ротора 26 может иметь несколько групп канавок 42, ширина каждой из которых может изменяться и/или канавки каждой группы могут иметь различную ширину. Торцевые канавки могут располагаться не радиально, а образовывать одну или более непрерывных канавок, располагающихся на первом уплотняющем торце 28 с образованием конкретной формы. В этой связи на фиг.14 16 показаны другие варианты настоящего изобретения, канавки 42 ротора 26 которых образуют непрерывную траекторию потока по существу квадратной формы, или имеют спиральную и радиальную формы, или образуют сложную траекторию, которая приведена только в качестве примера. Во всех вышеописанных вариантах ротора 26, представленных на фиг.5 - 16, торцевые канавки 42 образуют ребра 45 на первом уплотняющем торце 28. Предполагается, однако, что в альтернативных вариантах эти торцевые канавки 42 и ребра 45 могут взаимно заменяться на первом уплотняющем торце 28 так, чтобы канавки могли быть ребрами и наоборот. Концентратор жидкости, показанный на фиг.1 - 3, требует наличия не только вращающегося но и статических уплотнений. Например, как показано на фиг.3, статическое уплотнение необходимо для передней крышки 15 сепаратора при ее сопряжении с фланцем 16, предусмотренным для корпуса сепаратора 6. Обычно, в качестве статических уплотнений используются О-образные кольца, которые, однако, не всегда являются удовлетворительными для всех случаев в том плане, что некоторые статические уплотнения могут иметь упирающиеся друг в друга соседние поверхности, тогда как в других случаях соседние поверхности могут быть удалены друг о т др уга и/или имеют неправильную форму и/или неточно установлены друг относительно друга На фиг.17 показано статическое уплотнение, обозначенное в целом стрелкой 48. Оно изготовлено из гибкого по существу несжимающегося материала, например, эластомера или каучукового материала, силиконового каучука, нитрилового каучука или каучука ЕРДМ, Буна. Статическое уплотнение 48 показано имеющим, в основном дугообразную верхнюю часть 49 и по существу плоскую нижнюю или опорную часть 50. Однако могут использоваться альтернативные формы и размеры статического уплотнения 48. Например, элемент может иметь круглую или овальную форму в поперечном сечении. Показано сквозное отверстие 51, которое может быть выполнено в статическом уплотнении 48, идущее, по меньшей мере, через значительную часть длины уплотнения 48, имеющего неопределенную длину. Как показано на фиг.18, между пластинами 52, 53 и 54 может потребоваться уплотнение, несмотря на пространство 55 между их противолежащими поверхностями. Применительно к концентратору, описанному ранее, вакуум может иметь место в пространстве выше пластины 52 и пластины (фланца) 53, подвергающимся воздействию атмосферного давления. Пластина 52 показана снабженной пластиной (фланцем) 53, которая приваривается к ней в месте 58. Для статического уплотнения 48 на устройстве 18 предусмотрен паз 56 на пластине (фланце) 53 иди пластине 52. Высота статического уплотнения 48 является такой, что вместе с пластинами 52, 53 и 54, составленными вместе, как показано, верхняя поверхность 49 статического уплотнения 48 деформируется в месте 57 так, чтобы образовать уплотнение между верхней кромкой пластины (фланца) 53 и противолежащими поверхностями пластин 52 и 54 с тем, чтобы образовать уплотнение между ними. Открытая торцевая поверхность 49 статического уплотнения 48 дополнительно образует поверхность, которая легко очищается от всесторонних посторонних веществ, которые могут скапливаться на ней. Гигиеническое уплотнение между поверхностями могут быть создано материалом статического уплотнения 48, изготовленного из силиконового каучука или других утвержденных материалов, отвечающих требованиям гигиены для обработки пищевых продуктов, например, молока и т.п. В примере, показанном на фиг.19, пластина (фланец) 53 и пластина 54 упираются друг в др уга, а концевая часть 49 статического уплотнения 48 располагается позади и обеспечивает уплотнение между пластиной (фланцем) 53 и пластинами 52 и 54. Таким образом, видно, что высота ста тического уплотнения 48 между вер хней и нижней частями 49 и 50 соответственно может выбираться так, чтобы приспосабливаться к различным размерам зоны, для которой может требоваться статическое уплотнение. Отверстие 51 облегчает изменение формы статического уплотнения 48 с тем, чтобы формировать уплотнение между упирающимися или неупирающимися поверхностями в зависимости от того, что имеет место. Паз 56, использующийся для размещения статического уплотнения 48, может быть выполнен в пластинах 52, 53 или 54. Ниже описана работа концентратора жидкости с уплотнительным устройством согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.1, 2, молоко (исходный продукт) прогоняют через теплообменник 1 посредством питающего насоса 5 в направлении стрелки X. В теплообменнике 1 молоко нагревается концентрированным молоком, которое подается насосом 8 из сепаратора 6 через теплообменник 1 в направлении, указанном стрелкой Y, и конденсатом (чистой водой), который подается насосом 10 из конденсатора 4 через теплообменник 1 в направлении стрелки Z. Молоко, нагретое в теплообменнике 1, направляется в испаритель 2. Там молоко доводят до кипения, в результате чего оно концентрируется и выделяется пар, обозначенный стрелками S. Пар втягивается компрессором 3 (фиг.1) и нагнетается в конденсатор 4, где сжатый пар отдает тепло и конденсируется в конденсат (чистую воду), удаляемый в направлении стрелки Z. В предпочтительном варианте (фиг.2) закипающее в испарителе молоко передается во внутренний сепаратор 6. Последний, показанный схематично, имеет дугообразное впускное средство 7, облегчающий процесс разделения. Концентрированное молоко из сепаратора 6 подается с помощью насоса 8 в теплообменник 1, хотя часть молочного концентрата рециркулирует, как показано стрелками, обратно в испаритель 2. Пар из сепаратора 6, показанный пунктирными линиями, втягивается в компрессор 3, и затем сжатый пар направляется в конденсатор 4, соединенный, как показано, с вакуумным насосом 9, который поддерживает требуемое разряжение в установке. Затем конденсат из конденсатора 4 нагнетается с помощью насоса 10 в теплообменник 1. Часть пара показана рециркулирующей из конденсатора 4 в сепаратор 6 в направлении, указанном стрелками R. Было установлено, что эффективность системы может быть улучшена за счет такой рециркуляции пара. Работа концентратора жидкости, описанная со ссылками на фиг.1 и 2, описана ниже более детально со ссылками на фиг.3. Теплое молоко подается через впускной трубопровод 12 в блок испаритель/конденсатор 2/4. Кипящее молоко подается из блока испаритель/конденсатор 2/4 в сепаратор 6 через отверстие 11 в направлении стрелки M, используя дугообразное впускное средство 7. Затем концентрат удаляется из сепаратора 6 через выпускной трубопровод 17, а пар отсасывается компрессором 3 в направлении, указанном стрелкой S. Пар под действием разряжения втягивается через пропускное отверстие 18 компрессора, где он сжимается и удаляется в конденсаторную часть 4 блока 2/4 испаритель/конденсатор через впускное отверстие 14 в направлении стрелки T. Сжатый пар после выделения своей скрытой теплоты в конденсаторе 4 для закипания молока удаляется, как конденсат, через трубопровод 13. Обычно пар поступает в компрессор 3 под давлением 0,07кг/см 2, где он сжимается до давления порядка 0,21кг/см 2, в результате чего на компрессоре 3 возникает перепад давлений порядка 0,14кг/см 2. При атмосферном давлении 1,04кг/см 2 вся система работает при разрежении, а поэтому необходимо герметизировать этот вакуум с помощью соответствующи х ста тических и динамических уплотнений, а в случае с компрессором 3 это, в частности, уплотнение между частью компрессора, находящейся внутри системы, работающей при разрежении, и частью системы, находящейся при атмосферном давлении. Динамическое уплотнение для этого узла согласно настоящему изобретению, а также статическое уплотнение для неподвижных стыков в описываемом концентраторе будут описаны ниже более подробно со ссылками на следующие чертежи. Как показано на фиг.4, конец вала 20 с торцевой гайкой 21, установленной на его конце и фиксирующей крыльчатку 22, обращен к зоне, находящейся под действием вакуума, из которой пар вытягивается в направлении, указанном стрелками S. При вращении вала 14 крыльчатка 22 сжимает пар с целью его удаления под повышенным давлением в направлении, указанном стрелкой T, через впускное отверстие 14 концентратора 4 (фиг.3). Уплотнительное устройство, обозначенное в целом стрелкой 25, предназначено для поддержания разрежения в зоне вакуума. Уплотнительное устройство 25 содержит вращающийся ротор 26, установленный герметично на валу 20 с помощью двух О-образных колец 27 и вращающийся с валам 20. Передняя поверхность или первый уплотняющий торец 28, обращенный к продолжению стенки вакуумной камеры компрессора или второму уплотняющему торцу 29, содержит большое число канавок, в которых при вращении ротора 26 под действием центробежной силы удерживается уплотняющая жидкость, обеспечивающая уплотнение между первым уплотняющим торцом 28 и вторым уплотняющим торцом 29. В первую камеру 31 позади заднего торца 30 ротора 26 подается уплотняющая жидкость, в данном случае вода, через впускное отверстие 32 и выпускное отверстие 33 (хотя их функции могут меняться). За первой камерой 31 находится еще одна вторая камера 34. В альтернативном варианте вода может подаваться в окружной поверхности 35 и/или к самому первому уплотняющему торцу 28. Во время работы вода направляется в первую камеру 31, откуда она под действием вакуума во входном патрубке компрессора 19 проходит через окружную поверхность 35 к первому уплотняющему торцу 28. При вращающемся роторе 26 в торцевых канавках, выполненных на первом уплотняющем торце 28, вода достигает равновесного состояния, при котором центробежная сила, действующая на воду в радиальных канавках, уравновешивается вакуумом. Вода, удерживаемая в состоянии равновесия в торцевых канавках, образует гидравлическое уплотнение первого уплотняющего торца 28 относительно второго уплотняющего торца 29, представляющего собой внешнюю поверхность стенки вакуумной камеры компрессора, отделяющей ее от области, находящейся под атмосферным давлением. Образованное таким образом гидравлическое уплотнение работает в зазоре между первым уплотняющим торцом 28 и вторым уплотняющим торцом 29 и в зазоре между окружной поверхностью 35 и корпусом уплотнительного узла 41. Вторая камера 34 способна принимать любой избыточный лоток воды из камеры 31. Третья камера 54 избыточного потока принимает воду из камер 31 и 34, которая затем удаляется через сливную прорезь 38. В отличие от прототипа, где подобное уплотнение имеет поверхности, работающие в контакте друг с другом, и где поэтому охлаждающая жидкость или рабочая жидкость должна постоянно поддерживать целостность уплотнения, так как в противном случае быстрое увеличение тепла может привести к повреждению или выходу из строя уплотняющих поверхностей в течение относительно короткого промежутка времени, в уплотнительном устройстве 25 настоящего изобретения вода или другая уплотняющая жидкость может включаться в любое требуемое время, при этом ротор 26 может вращаться, а может нет, и, хотя при отсутствии уплотняющей жидкости будет достигаться только часть уплотнения, никакого повреждения установки не произойдет. Поэтому вода может подаваться в камеру 31 до или после того, как вал 20 достигнет нормальной скорости. Число, размер и форму торцевых канавок 42 и окружных канавок 36 (см. фиг.4) определяют в зависимости от скорости вращения ротора 26 и вакуума, для которого предназначено уплотнение. Размер, число и форма канавок 42 и 36 (см. фиг.4) определяют объем воды, удерживаемый в данном месте в канавках 42 и 36 и приданной скорости центробежной силой, уравновешенной силами вакуума. Следует подчеркнуть еще раз, что концентратор жидкости с уплотнительным устройством согласно настоящему изобретению был рассмотрен на конкретном примере концентратора молока, однако, настоящее изобретение во всех его различных вариантах может использоваться во всех областях аналогичных технологий, например, таких как опреснение, очистка воды, низкотемпературные процессы деалкоголизации, дистилляции, регенерации жидких концентратов, и в других процессах и оборудовании, в частности там, где требуются вакуумная обработка и парообразование. Хотя настоящее изобретение было описано на конкретном примере со ссылками на возможные его варианты, однако, должно быть понятно, что могут иметь место различные модификации и улучшения, не выходящие за область и сущность изобретения, которые определены прилагаемой формулой.
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: F16J 15/42
Мітки: пристроєм, ущільнювальним, рідини, концентратор
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-25916-koncentrator-ridini-z-ushhilnyuvalnim-pristroehm.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Концентратор рідини з ущільнювальним пристроєм</a>
Попередній патент: Пристрій для внесення в грунт органічних добрив
Наступний патент: Пристрій для діяння на потік плинного середовища
Випадковий патент: Пуф з полицею