Центрифуга для разделения многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций

Изобретение относится к области центрифугирования и предназначено для разделения многокомпонентных смесей. Технический результат - повышение эффективности разделения и качества выводимых из центрифуги жидких фракций, обеспечение стабильности качественных показателей жидких фракций в режиме пропускной способности центрифуги. Центрифуга согласно изобретению оснащена разделительно-распределительным устройством, установленным на цапфе со стороны шнека, двумя камерами приема, вывода жидких фракций, в которых установлены напорные устройства либо устройства вывода жидкости, а на напорных линиях вывода жидких фракций установлены плотномер и регулирующий клапан. Заявлены два варианта центрифуги. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к центрифугированию и может быть использовано при разделении смесей, состоящих из двух и более жидких и одной твердой фракций.

Известна центрифуга по пат. RU 2032470, МПК 7 В 04 В 1/00, 10.04.1995, содержащая устройства вывода легкой жидкой фазы в форме вертикальных трубок, а радиус слива этой фазы определяется величиной заглубления таких трубок.

Недостатком такой центрифуги является то, что при таком количестве выводных устройств (6-8 трубок) отрегулировать один единый уровень слива в каждой из трубок практически невозможно, а в процессе эксплуатации крепление трубок ослабевает и радиус слива изменяется.

Известна центрифуга по пат. DE 3344432, МПК 7 В 04 В 1/20, 20.06.1985 с выводом двух жидких и одной твердой фракций, имеющая цапфу и содержащая ротор цилиндрической или цилиндроконической формы со шнеком, устройство для ввода смеси в ротор и устройства для вывода из ротора легкой и тяжелой жидких фракций.

Недостатком такой центрифуги является отсутствие вывода одновременно и легкой, и тяжелой жидких фракций в напорном режиме. При этом жидкие фракции выводятся через специальные каналы; проходные сечения этих каналов ограничены по причине прочностных характеристик деталей, в которых выполнены эти каналы, а с изменением радиуса слива жидкой фазы изменяется и проходное сечение канала, а потому качество получаемых на этой центрифуге двух жидких фракций очень чувствительно к непостоянству состава исходного сырья и производительности центрифуги по суспензии.

Данная центрифуга является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.

Задачами настоящего изобретения являются повышение эффективности разделения смеси и качества выводимых из центрифуги жидких фракций путем снижения концентрации каждой из жидких фракций в другой жидкой фракции, обеспечение стабильности качественных показателей жидких фракций практически в режиме пропускной способности центрифуги, а также создание механизмов регулирования качества жидких фракций, перехода на другие качественные показатели этих фракций без останова центрифуги.

Данные задачи достигаются тем, что в центрифуге для разделения многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций, имеющей цапфу и содержащей ротор цилиндрической или цилиндроконической формы со шнеком, устройство для ввода смеси в ротор и устройства для вывода из ротора легкой и тяжелой жидких фракций, согласно первому варианту изобретения на цапфе со стороны шнека размещено разделительное выводное устройство для смесей. На цапфе выполнены каналы для вывода легкой и тяжелой жидких фракций, соединяющие разделительное выводное устройство с устройством для приема тяжелой жидкой фракции, расположенным на противоположной стороне цапфы. На канале вывода последнего устройства установлено устройство вывода из центрифуги тяжелой жидкой фракции и устройство подвода легкой жидкой фракции в камеру вывода этой фракции. В камере вывода легкой жидкой фракции установлен напорный диск вывода этой фракции, а на линии вывода легкой жидкой фракции смонтированы плотномер и регулирующий клапан.

Разделительное выводное устройство представляет собой единую деталь, в которой выполнены полость для приема легкой жидкой фракции, каналы для вывода этой фракции и каналы для приема тяжелой жидкой фракции, объединенные в общую полость. Устройство содержит также диски для слива легкой и тяжелой жидких фракций и диск, отделяющий выводимые легкую и тяжелую жидкие фракции.

В центрифуге для разделения многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций, имеющей цапфу и содержащей ротор цилиндрической или цилиндроконической формы со шнеком, устройство для ввода смеси в ротор и устройства для вывода из ротора легкой и тяжелой жидких фракций, согласно второму варианту на цапфе со стороны шнека установлено разделительное выводное устройство для смеси. В цапфе выполнены каналы для вывода легкой и тяжелой жидких фракций, соединяющие разделительное устройство с устройством для приема тяжелой жидкой фракции, закрепленным на противоположной стороне цапфы. Устройство для приема тяжелой жидкой фракции имеет карман вывода тяжелой жидкой фракции, в котором установлен напорный диск вывода тяжелой жидкой фракции, а также наклонные каналы, соединяющие каналы цапфы для вывода легкой жидкой фракции с карманом вывода легкой жидкой фракции, в котором установлен напорный диск вывода легкой жидкой фракции. На напорной линии вывода тяжелой жидкой фракции смонтированы плотномер и регулирующий клапан.

Разделительное выводное устройство центрифуги по второму варианту выполнено аналогично разделительно-распределительному устройству по первому варианту.

В случае использования центрифуги по второму варианту на каналах отвода разделенных жидких фракции установлено устройство, содержащее камеры вывода тяжелой и легкой жидких фракций, в каждой из которых установлено напорное устройство. На каждой из напорных линий установлены плотномер и регулирующий клапан.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез центрифуги (первый вариант).

На фиг.2 представлено разделительное выводное устройство (продольный разрез).

На фиг.3 представлена конструкция центрифуги, которая предусматривает вывод легкой жидкой фракции в безнапорном, а тяжелой жидкой фракции в напорном режиме.

На фиг.4 представлен второй вариант центрифуги (продольный разрез).

На фиг.5 дан общий вид центрифуги с ротором.

На внутренней поверхности цапфы 1 (фиг.1) со стороны шнека установлено разделительное выводное устройство 2 (фиг.2), представляющее собой единую деталь, в которой выполнены полость 3 для приема легкой жидкой фракции с каналами для вывода этой фракции 4 и каналы 5 для приема тяжелой жидкой фракции, объединенные в общую полость 6. Устройство содержит три диска: диск 7, предназначенный для слива легкой жидкой фракции, диск 8 для слива тяжелой жидкой фракции и диск 9, отделяющий выводимую легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции. Рабочие поверхности слива жидкостей с дисков 7 и 8 выполнены по радиусу (фиг.2). При этом радиус R₂ диска 8 отличается от радиуса R₁ диска 7 на величину Δ, которая определяется по формуле

Δ=h×(ρ₂-ρ₁)/ρ₂, где

ρ₁ - плотность легкой фракции,

ρ₂ - плотность тяжелой фракции.

Устройство 2 крепится к цапфе 1 болтом (на чертеже не показан) через прокладки 10, 11, разделяющие выводимые легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции. В цапфе 1 выполнены каналы 12 для вывода легкой жидкой фракции и каналы 13 для вывода тяжелой жидкой фракции.

На противоположной стороне цапфы 1 болтом (на чертеже не показан) через прокладки 14, 15 закреплено устройство для приема тяжелой жидкой фракции 16, в котором выполнены каналы 17 для вывода тяжелой жидкой фракции из центрифуги.

В устройстве 16 выполнены каналы 18, соединяющие каналы 12 с карманом вывода легкой жидкой фракции. В последнем установлен напорный диск 20 для вывода легкой жидкой фракции. На линии вывода легкой жидкой фракции установлены плотномер и регулирующий клапан (на чертеже не показаны).

Во втором варианте центрифуги (фиг.4) на внутренней поверхности цапфы 1 со стороны шнека установлено разделительное выводное устройство 2, которое дополнительно представлено на фиг.2. Данное устройство представляет собой единую деталь, в которой выполнены полость 3 для приема легкой жидкой фракции с каналами для вывода этой фракции 4 и каналы 5 для приема тяжелой жидкой фракции, объединенные в общую полость 6. Эта деталь имеет три диска: диск 7, предназначенный для слива легкой жидкой фракции, диск 8 для слива тяжелой жидкой фракции и диск 9, отделяющий выводимую легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции. Рабочие поверхности слива жидкостей с дисков 7 и 8 выполнены по радиусу.

Устройство 2 закреплено на цапфе 1 болтом (на чертеже не показан) через прокладки 10, 11, разделяющие выводимые легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции. В цапфе 1 выполнены каналы 12 для вывода легкой жидкой фракции и каналы 13 для вывода тяжелой жидкой фракции.

На противоположной стороне цапфы 1 болтом (на чертеже не показан) через прокладки 14, 15 закреплено устройство 16 для приема тяжелой жидкой фракции. В устройстве 16 выполнен карман 21, в котором установлен напорный диск 22 вывода тяжелой жидкой фракции, а также выполнены наклонные каналы 23, соединяющие каналы 12 с карманом вывода легкой жидкой фракции 24, в котором установлен напорный диск 25 вывода легкой жидкой фракции. При этом радиусы R₃, R₄, R₅ выполнены меньше радиуса R₁.

Центрифуга работает по традиционной схеме.

Подлежащая разделению смесь подается во вращающийся ротор 26 (фиг.5). Под воздействием поля центробежных сил смесь распределяется по ротору и разделяется на осадок (твердую фракцию) и две жидкие фракции: легкую и тяжелую. При этом легкая жидкая фракция располагается ближе к оси ротора, а тяжелая - на периферии. Осадок выгружается шнеком 27.

Легкая жидкая фракция через диск 7 сливается в полость 3 и далее по каналам 4, 12 и 23 поступает в карман 24 вывода легкой жидкой фракции, из которого выводится напорным диском 25. Далее по каналам 28, 29 легкая жидкая фракция под напором подается в камеру 30 и выводной патрубок (на чертеже не показан).

Тяжелая жидкая фракция через диск 8 сливается и через каналы 13 поступает в карман 21 вывода тяжелой жидкой фракции, из которого выводится напорным неподвижным диском 22. Далее по каналам 31, 32 тяжелая жидкая фракция под напором подается в камеру 33 и выводной патрубок 34.

На линии вывода тяжелой жидкой фракции установлены плотномер 35 и регулирующий клапан 36 (фиг.5), а на патрубке вывода легкой жидкой фракции установлены плотномер 37 и регулирующий клапан 38.

Создавая дополнительное сопротивление регулирующим клапаном 36, осуществляется тонкая настройка качества выводимой тяжелой жидкой фракции, а используя клапан 38, осуществляется тонкая настройка качества выводимой легкой жидкой фракции.

Перенастройка на другие характеристики выводимых тяжелой и легкой жидких фракций осуществляется регулировкой клапанов 36, 38 по показаниям плотномеров 35, 37.

Перенастройка, тонкая настройка качества выводимых тяжелой и легкой жидких фракции приводят к изменению значений уровня слива легкой фракции R₁, уровня слива тяжелой фракции R₂. В связи с этим значения уровней слива R₃, R₄ и R₅ должны быть меньше уровня слива легкой жидкой фракции R₁.

1. Центрифуга для разделения многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций, имеющая цапфу и содержащая ротор цилиндрической или цилиндроконической формы со шнеком, устройство для ввода смеси в ротор и устройства для вывода из ротора легкой и тяжелой жидких фракций, отличающаяся тем, что на цапфе со стороны шнека размещено разделительное выводное устройство, при этом в цапфе выполнены каналы для вывода легкой и тяжелой жидких фракций, а на противоположной стороне цапфы закреплено устройство для приема тяжелой жидкой фракции, в котором выполнены каналы для вывода тяжелой жидкой фракции из центрифуги, при этом в устройстве для приема тяжелой жидкой фракции выполнены каналы, соединяющие каналы для вывода легкой жидкой фракции в цапфе с карманом вывода легкой жидкой фракции, в котором установлен напорный диск вывода легкой жидкой фракции, причем на линии вывода легкой жидкой фракции установлены плотномер и регулирующий клапан.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что разделительное выводное устройство представляет собой единую деталь, в которой выполнены полость для приема легкой жидкой фракции, каналы для вывода этой фракции и каналы для приема тяжелой жидкой фракции, объединенные в общую полость, при этом устройство содержит диски для слива легкой и тяжелой жидких фракций и диск, отделяющий выводимую легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции.

3. Центрифуга для разделения многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций, имеющая цапфу и содержащая ротор цилиндрической или цилиндроконической формы со шнеком, устройство для ввода смеси в ротор и устройства для вывода из ротора легкой и тяжелой жидких фракций, отличающаяся тем, что на цапфе со стороны шнека установлено разделительное выводное устройство, при этом в цапфе выполнены каналы для вывода легкой и тяжелой жидких фракций, а на противоположной стороне цапфы закреплено устройство для приема тяжелой жидкой фракции, в котором выполнен карман вывода тяжелой жидкой фракции с установленным в нем напорным диском вывода тяжелой жидкой фракции, а также наклонные каналы, соединяющие каналы для вывода легкой жидкой фракции цапфы с карманом вывода легкой жидкой фракции, в котором установлен напорный диск вывода легкой жидкой фракции, при этом на напорной линии вывода тяжелой жидкой фракции смонтированы плотномер и регулирующий клапан.

4. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что разделительное выводное устройство представляет собой единую деталь, в которой выполнены полость для приема легкой жидкой фракции, каналы для вывода этой фракции и каналы для приема тяжелой жидкой фракции, объединенные в общую полость, при этом устройство содержит диски слива легкой и тяжелой жидких фракций и диск, отделяющий выводимую легкую жидкую фракцию от тяжелой жидкой фракции.

5. Центрифуга по п.3 или 4, отличающаяся тем, что на каналах отвода разделенных жидких фракций установлено устройство, образующее камеры вывода тяжелой и легкой жидких фракций, а в каждой из двух камер вывода жидких фракций установлены напорные устройства, при этом на каждой из напорных линий установлены плотномер и регулирующий клапан.