Центрифуга

 

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Центрифуга включает корпус с технологическими патрубками и установленный в нем на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек. Нижняя обечайка расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии. Внутри ротора размещен диск, разделяющий его внутреннее пространство на две части. Камера сбора и отвода очищенной жидкости образована прикрепленной к краю диска снизу кольцевой перегородкой с зазором относительно нижней обечайки. Перегородка имеет цилиндрическую форму или форму усеченного конуса, расширяющегося книзу. Изобретение позволяет улучшить качество разделения низкоконцентрированных суспензий, содержащих тонкодисперсную твердую фазу, и повысить производительность центрифуги. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центрифугам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центрифуга [1] , содержащая корпус с технологическими патрубками, установленный в корпусе на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: попадание (унос) тонкодисперсной твердой фазы в очищенную жидкость, недостаточная эффективность очистки жидких сред от тонкодисперсной твердой фазы вследствие малого времени пребывания частиц в зоне действия максимального фактора разделения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга [2], содержащая ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями, конусообразных тарелей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, фильтр для очистки жидкости. Недостатками указанного устройства являются: малая производительность по очищенной жидкости, ограниченная площадью фильтра, размещенного внутри ротора; низкая степень разделения суспензии, содержащей тонкодисперсную твердую фазу, вследствие небольшой скорости вращения ротора.

Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить качество очистки жидких сред от твердой фазы за счет увеличения поверхности осаждения в роторе и времени пребывания частиц твердой фазы в шламовом пространстве ротора центрифуги, а также повысить производительность процесса при разделении низкоконцентрированных жидких сред, содержащих тонкодисперсную твердую фазу.

Это достигается тем, что в предлагаемой центрифуге, содержащей корпус с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части, и камеру сбора и отвода очищенной жидкости, на диске укреплены лопасти, при этом камера сбора и отвода очищенной жидкости образована прикрепленной к краю диска снизу кольцевой перегородкой с зазором относительно нижней обечайки. Перегородка может быть выполнена цилиндрической формы или в форме усеченного конуса, расширяющегося книзу.

Использование в центрифуге лопастей, укрепленных на диске, исключает отставание (проскальзывание) жидкости относительно поверхности ротора и способствует ее равномерному течению. Перегородка, прикрепленная к краю диска, обеспечивает поддержание высоких относительных скоростей движения твердой фазы в жидкости во всем сечении кольцевого канала между стенками ротора и перегородкой, а также увеличивает длину пути перемещения частиц твердой фазы в роторе.

На фиг. 1 представлена центрифуга, разрез вдоль оси; на фиг.2 - разрез перегородки в форме усеченного конуса.

Центрифуга состоит из корпуса 1 с патрубками 2, 3 и 4 соответственно для ввода исходной суспензии, вывода очищенной жидкости и осадка, размещенный на валу 5 ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек 6 и 7. Между обечайками установлен диск 8. На поверхности диска в верхней его части укреплены лопасти 9. Внутри ротора на краю диска 8 снизу прикреплена кольцевая перегородка 10, расположенная относительно нижней обечайки с зазором 11 и образующая внутри камеру 12 для сбора и отвода очищенной жидкости. В нижней обечайке выполнены сливные отверстия 13. На валу центрифуги расположено устройство 14 для перемещения нижней обечайки 6 ротора вдоль вала 5. В верхней обечайке 7 выполнены отверстия 15 для входа исходной суспензии внутрь ротора. Привод ротора центрифуги условно не показан.

Центрифуга работает следующим образом.

Исходная разделяемая среда через входной патрубок 2 и отверстия 15 поступает на диск 8 ротора и с помощью лопастей 9 приобретает необходимую окружную скорость. Под действием центробежной силы твердая фаза (осадок) направляется к внутренним стенкам ротора (шламовое пространство ротора), а суспензия огибает диск 8 и движется вдоль кольцевой перегородки 10, при этом из суспензии выделяются тонкодисперсные частицы твердой фазы, которые осаждаются на внутреннюю поверхность обечаек 6 и 7. Очищенная жидкость проходит через зазор 11 и поступает в камеру 12 ротора, далее через сливные отверстия 13 в корпус 1 и выводится из центрифуги через патрубок 3. Сгущенная суспензия (осадок) периодически выгружается из ротора путем раскрытия обечаек 6 и 7 при уменьшении скорости вращения ротора и перемещении нижней обечайки 6 вдоль вала и выводится из корпуса через патрубок 4.

Кольцевая перегородка, укрепленная на диске, позволяет значительно увеличить поверхность осаждения, уменьшить унос частиц твердой фазы потоком очищенной жидкости, увеличить время пребывания разделяемой суспензии в зоне максимальных центробежных ускорений. Расстояние между перегородкой и нижней обечайкой выбирается, исходя из постоянства расходных характеристик жидкости через внутреннее пространство ротора. Применение наклонной кольцевой перегородки способствует лучшему удалению твердой фазы с внутренней поверхности перегородки, постепенному увеличению фактора разделения и более интенсивному центробежному воздействию на тонкодисперсную твердую фазу при движении суспензии вдоль перегородки.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить качество разделения низкоконцентрированных суспензий, содержащих тонкодисперсную кристаллическую и волокнистую твердую фазу. Центрифуга прошла испытания при очистке промышленных и сточных вод ОАО "Полиэкс", содержащих микрокристаллическую целлюлозу, а также при разделении суспензий нитратов целлюлозы с концентрацией твердой фазы в исходной суспензии менее 200 мг/л. Эффективность разделения суспензий составила более 94%.

Источники информации 1. Патент РФ 2179893, В 04 В 1/10, В 04 В 11/02, 2002.

2. Авт. свид. СССР 1043882, В 04 В 1/10, С 22 В 9/02, 1985 - прототип.

Формула изобретения

1. Центрифуга для разделения суспензий, включающая корпус с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск, разделяющий его внутреннее пространство на две части, и камеру сбора и отвода очищенной жидкости, отличающаяся тем, что на диске укреплены лопасти, при этом камера сбора и отвода очищенной жидкости образована прикрепленной к краю диска снизу кольцевой перегородкой с зазором относительно нижней обечайки.

2. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что перегородка имеет цилиндрическую форму.

3. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что перегородка имеет форму усеченного конуса, расширяющегося книзу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2