Центрифуга для разделения суспензии

 

Использование: осветление и сгущение суспензий в гидрометаллургии, медицинской и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: центрифуга содержит корпус и конусообразный ротор, установленный на вертикальном валу. Корпус имеет в нижней части камеру подвода исходной суспензии. В верхней части корпуса расположены сборники с отводными патрубками для легкой фракции и осадка. Ротор снабжен крышкой на его верхнем торце, средством для исходной суспензии, укрепленным в днище, и средствами для вывода легкой фракции и осадка. Центрифуга снабжена устройством для рециркуляции сгущенного осадка в ротор до достижения им заданной концентрации. Устройство состоит из одной конусообразной обечайки, обращенной основанием вниз и установленной внутри соосно ротору, и другой конусной обечайки, которая обращена основанием вниз и закреплена на крышке снаружи ротора. К корпусу прикреплена камера для сбора рециркулята, сообщенная в нижней части с камерой подвода жидкой суспензии. Камера снабжена отводным патрубком для сгущенного осадка заданной концентрации, входное отверстие которого расположено под выходным отверстием отводного патрубка сборника осадка. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению для центробежного разделения жидких неоднородных систем, в особенности к аппаратам для осветления и сгущения суспензий, в частности к центробежным сепараторам-сгустителям, и может быть использовано в гидрометаллургической, медицинской и других отраслях промышленности. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является центробежный экстрактор, включающий корпус со смесительной приемной камерой, камерами сбора легкой фазы и тяжелой фазы с осадком, входными и выходными патрубками, подшипниковую опору, привод и закрепленный в опоре вращающийся вал с ротором конусной формы, транспортирующим устройством, мешалкой, крестовиной, крышкой, переливными порогами легкой и тяжелой фаз, отверстием - соплом в роторе. Недостаток этого экстрактора является то, что возможность увеличения степени сгущения, например, путем уменьшения диаметра сопл ограничена увеличением вероятности полной закупорки сопл осадком и нарушения работы аппарата. Целью изобретения является повышение степени сгущения осадка. Это достигается тем, что центрифуга, содержащая корпус, имеющий размещенную в нижней части камеру подвода исходной суспензии и расположенные в его верхней части сборники с отводными патрубками для легкой фракции и осадка, конусообразный расход с основанием, направленным вверх, установленный на вертикальном валу и снабженный крышкой на его верхнем торце, средством для подачи исходной суспензии, укрепленным в днище, и средствами для вывода легкой фракции и осадка, снабжена устройством для рециркуляции сгущенного осадка в ротор до достижения им заданной концентрации, состоящим из одной конусообразной обечайки, обращенной основанием вниз и установленной внутри соосно ротору, и другой конусной обечайки, обращенной основанием вниз и закрепленной на крышке снаружи ротора, и прикрепленной к корпусу камеры для сбора рециркулята, сообщенной в нижней части с камерой подвода исходной суспензии и снабженной отводным патрубком для сгущенного осадка заданной концентрации, входное отверстие которого расположено под выходным отверстием отводного патрубка сборника осадка. На фиг. 1 представлена предлагаемая центрифуга; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Центрифуга для разделения суспензии состоит из корпуса 1, камеры 2 подвода исходной суспензии с патрубком 3 ввода суспензии. Камера 2 размещена в нижней части корпуса 1. В верхней части корпуса 1 расположены сборники 4, 5 для вывода соответственно легкой фракции и осадка с отводными патрубками 6, 7. Сверху на корпусе 1 закреплена подшипниковая опора 8 с приводом 9, который через муфту 10 сочленяется с закрепленным в подшипниковой опоре 8 вращающимся валом 11. Конусообразный ротор 12 установлен на вал 11 и снабжен крышкой 13 на его верхнем торце. В днище 14 укреплено транспортирующее средство 15 для подачи исходной суспензии. Центрифуга снабжена средствами для вывода легкой фракции и осадка, образованными кольцевым переливным порогом 16 для вывода легкой фракции и кольцевыми зазорами 17, 18, 19 для вывода осадка, а также устройством для рециркуляции сгущенного осадка в ротор 12 до достижения им заданной концентрации, которое состоит из одной конусообразной обечайки 20, обращенной основанием вниз и установленной внутри соосно ротору 12, и другой конусной обечайки 21, обращенной основанием вниз и закрепленной на крышке 13 с внутренней стороны ротора 12 и образующей с ней полость - нишу 22. К корпусу 1 прикреплена камера 23 для сбора рециркулята, которая сообщается в нижней части посредством зазора 24 с камерой 2 подвода исходной суспензии и снабжена патрубком 25 для вывода сгущенного осадка заданной концентрации, причем входное отверстие 26 патрубка 25 расположено под выходным отверстием 27 отводного патрубка 7. Центрифуга работает следующим образом. Исходная суспензия по патрубку 3 подается в приемную камеру 2, откуда она транспортирующим средством 15 направляется вверх внутрь ротора 12. Под действием центробежной силы суспензия транспортируется к периферии и по зазорам 17, 18, 19 выводится из ротора 12 в сборник 5 осадка. Из сборника 5 по патрубку 7 поток суспензии вводится внутрь камеры 23 для сбора рециркулята, причем траектория струи суспензии после отрыва от отверстия 27 патрубка 7 при заданном расходе исходной суспензии и при больших ее расходах проходит выше отверстия 26 патрубка 25, в результате чего этот поток суспензии не выводится из центрифуги, а сливается в камеру 23 и далее самотеком вниз через зазор 24 вновь попадает в камеру 2 и таким образом рециркулирует. Поток рециркулирующей суспензии увеличивается до тех пор, пока радиус свободной поверхности суспензии в роторе 12 не уменьшится до радиуса переливного порога 16, после чего полученный фугат с расходом, равным расходу исходной суспензии, будет выводиться из ротора 12 в сборник 4 и далее по патрубку 6 наружу центрифуги. Содержащиеся в суспензии частицы твердой фазы под действием центробежной силы осаждаются на внутренней поверхности обечайки 21, ротора 12 и обечайки 20 и в виде слоя осадка транспортируются в сторону увеличения радиуса к зазору 19, откуда вновь попадают в рециркулирующий поток суспензии, транспортируясь далее вместе с ним и увеличивая в нем концентрацию твердой фазы. По мере увеличения концентрации твердой фазы в рециркулирующем потоке суспензии толщина слоя осадка на поверхности обечайки 21 увеличивается, и он начинает перекрывать (уменьшать) сечение зазора 17, увеличивая тем самым гидравлическое сопротивление рециркулирующему потоку суспензии, в результате чего этот поток уменьшается и становится меньше потока исходной суспензии. При этом траектория струи этого уменьшающегося потока после отрыва от выходного отверстия 27 патрубка 7 снижается и попадает во входное отверстие 26 патрубка 25, в результате чего этот поток концентрированного осадка самотеком выводится по патрубку 25 наружу центрифуги. После того, как поток рециркулирующей суспензии перекроет зазоры 17 и 18, полость - ниша 22 герметизируется, и в ней образуется изолированный кольцевой пузырь сжатого воздуха, который уменьшает сечение потока рециркулирующей суспензии в этом режиме, увеличивая тем самым гидравлическое сопротивление этому потоку. Это обстоятельство дает возможность при прочих равных условиях увеличить зазоры 17, 18, и 19, что увеличивает надежность вывода осадка из ротора 12. Степень сгущения осадка, выходящего из патрубка 25, можно изменять, например, путем изменения взаимного расположения входного 26 и выходного 27 отверстий до максимального значения, которое достигается в том случае, когда во входное отверстие 26 поток концентрированного осадка попадает только в виде одиночных капель, падающих вертикально вниз из выходного отверстия 27.

Формула изобретения

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ, содержащая корпус, имеющий размещенную в нижней части камеру подвода исходной суспензии и расположенные в его верхней части сборники с отводными патрубками для легкой фракции и осадка, конусообразный ротор с основанием, направленным вверх, установленный на вертикальном валу и снабженный крышкой на его верхнем торце, средством для подачи исходной суспензии, укрепленным в днище, и средствами для вывода легкой фракции и осадка, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени сгущения осадка, она снабжена устройством для рециркуляции сгущенного осадка в ротор до достижения им заданной концентрации, состоящим из одной конусообразной обечайки, обращенной основанием вниз и установленной внутри соосно ротору, и другой конусной обечайки, обращенной основанием вниз и закрепленной на крышке снаружи ротора, и прикрепленной к корпусу камеры для сбора рециркулята, сообщенной в нижней части с камерой подвода жидкой суспензии и снабженной отводным патрубком для сгущенного осадка заданной концентрации, входное отверстие которого расположено под выходным отверстием отводного патрубка сборника осадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2