Шнековая центрифуга

Предложенное решение относится к устройствам, предназначенным для разделения смесей под действием центробежных сил, и может быть использовано в машиностроительной, химической, нефтегазовой, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство представляет собой шнековую центрифугу для разделения смеси на твердую фракцию, легкую и тяжелую жидкие фракции. Центрифуга содержит корпус, установленный в нем цилиндроконический ротор с крышкой и окнами для вывода твердой фракции, шнек, питающую трубу и системы отвода тяжелой и легкой жидких фракций. Цилиндроконический ротор снабжен центральной втулкой, на которой смонтирована аксиальная вставка, состоящая из равномерно установленных параллельно оси ротора и направленных в сторону вращения ротора опорных лопастей. Кроме этого, на наружных образующих опорных лопастей закреплен шнек, выполненный в виде спиральной ленты. Данная конструкция устройства удобна в эксплуатации и повышает качество очистки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для разделения смесей на твердую фракцию, легкую и тяжелую жидкие фракции под действием центробежной силы и может быть использовано в машиностроительной, химической, нефтегазовой, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности для очистки производственных сточных вод, нефтепродуктов, смазывающе-охлаждающих и моющих технологических жидкостей.

Известна закрытая шнековая центрифуга для разделения на твердую фракцию, а также на легкую и тяжелую жидкие фракции, содержащая цилиндроконический ротор, шнек для выгрузки твердой фракции через отверстия в конической части ротора, питающую трубу и приспособления для выпуска жидких фракций через скребковую камеру и порог слива с регулируемыми пластинами (заявка ФРГ №3822983, кл. В 04 В 1/20, 7/12, 11/08, 1990).

Недостатком известной центрифуги является низкая эффективность разделения легкой и тяжелой жидких фракций смеси и очистка их от твердой фракции в полом роторе, необходимость внешних источников давления для подачи очищаемой смеси в центрифугу и перекачки разделенных жидких фракций, насыщение жидких фракций воздухом при переливе через пороги слива, ступенчатая регулировка которых производится сменными пластинами.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат изобретения - повышение эффективности очистки и удобства эксплуатации.

Технический результат обеспечивается тем, что шнековая центрифуга для разделения смесей на твердую фракцию, легкую и тяжелую жидкие фракции, содержащая корпус, установленный в нем цилиндроконический ротор с крышкой и окнами для вывода твердой фракции, шнек, питающую трубу и системы отвода тяжелой и легкой жидких фракций, снабжена центральной втулкой, на которой смонтирована аксиальная вставка, состоящая из равномерно установленных параллельно оси ротора и направленных в сторону вращения ротора опорных лопастей, на наружных образующих которых закреплен шнек, выполненный в виде спиральной ленты. Направляющие опорных лопастей могут быть выполнены по логарифмической спирали.

Для отвода легкой и тяжелой жидких фракций из ротора в центрифуге над вставкой расположены две смежные камеры с размещенными в них напорными дисками и полость для тяжелой жидкой фракции, причем верхняя камера закрыта опорной крышкой, в которой выполнены отверстия для сообщения с полостью слива тяжелой жидкой фракции и установлено устройство для регулировки порога слива, а на торце нижней камеры имеются отверстия для сообщения с центральной частью вставки.

Устройство для регулировки порога слива содержит упругое кольцо, расположенное на опорной крышке верхней камеры в зоне ее отверстий, и контактирующую с ним шайбу с равномерно расположенными на периферии отверстиями, через которые проходят прижимные болты, взаимодействующие с соответствующими резьбовыми отверстиями, выполненными в опорной крышке, причем в крышке цилиндроконического ротора имеется соосное с отверстиями в шайбе хотя бы одно резьбовое отверстие с пробкой, а в торце корпуса центрифуги - люк для доступа к пробке и прижимным болтам.

В конической части ротора смонтированы установленный на центральной втулке соединительный патрубок с входными отверстиями, несущий крыльчатку с радиальными ребрами и перфорированный в зоне расположения крыльчатки конус, на наружной поверхности которого закреплена спиральная лента, соединенная со шнеком вставки.

На фиг.1 изображена шнековая центрифуга, продольный разрез; на фиг.2 - фрагмент поперечного сечения центрифуги.

Шнековая центрифуга содержит корпус 1 с крышкой 2 и основанием 3, в котором посредством коренных подшипников 4 и 5 установлен цилиндроконический ротор 6 с окнами 7 для вывода твердой фракции, включающий шкив 8 и опорную крышку 9 с резьбовым отверстием 10, закрытым пробкой 11.

В цилиндроконическом роторе 6 на подшипниках 12 и 13 установлена внутренняя часть ротора, включающая центральную втулку 14, на которой смонтирована аксиальная вставка, выполненная в виде равномерно установленных параллельно оси ротора и направленных в сторону вращения опорных лопастей 15, жестко скрепленных с центральной втулкой 14, на наружных образующих 16 которых закреплен шнек 17 в виде спиральной ленты. Зазоры 18 между лопастями 15 служат для аксиального течения подлежащей разделению смеси. Направляющие опорных лопастей 15 выполнены по логарифмической спирали.

Над вставкой расположены две смежные камеры: для легкой жидкой фракции - 19 и для тяжелой жидкой фракции - 20. В камере 19 установлен напорный диск 21, а в камере 20 - напорный диск 22. Напорные диски 21 и 22 служат для вывода из центрифуги под давлением очищенных от твердой фракции соответственно легкой и тяжелой жидких фракций. Камеры 19 и 20 через торец 23 жестко закреплены на верхних торцах опорных лопастей 15 и торце центральной втулки 14. В нижнем торце 23 камеры 19 выполнены отверстия 24, сообщающие камеру 19 с центральной частью вставки. Для создания зоны осушки твердой фракции радиус расположения отверстий 24 больше внутреннего радиуса окон 7. На наружной цилиндрической поверхности камер 19 и 20 закреплена спиральная лента 25, сопряженная со шнеком 17. В опорной крышке 26 верхней камеры 20 выполнены отверстия 27 для сообщения с полостью 28 слива тяжелой жидкой фракции.

Для плавного регулирования порога слива тяжелой жидкой фракции из полости 28 в камеру 20 через отверстия 27 на опорной крышке 26 расположено устройство, которое состоит из упругого кольца 29, шайбы 30, контактирующей с ним, с выполненными равномерно по окружности на периферии отверстиями и прижимных болтов 31, взаимодействующих с соответствующими резьбовыми отверстиями в опорной крышке 26. В крышке цилиндроконического ротора 6 имеется резьбовое отверстие 10 с пробкой 11, а в крышке 2 корпуса 1 центрифуги - люк 32. Через люк 32 и резьбовое отверстие 10 обеспечивается при снятой пробке 11 доступ ключом к болтам 31.

На нижней части центральной втулки 14 установлен соединительный патрубок 33 с входными отверстиями 34, несущий крыльчатку с радиальными ребрами 35, и перфорированный конус 36 с равномерно распределенными отверстиями 37 и закрепленной по боковой поверхности лентой 38. Между соединительным патрубком 33, ребрами 35 и конусом 36 образованы полости 39 для предварительного разделения смеси, поступающей в ротор через питающую трубу 40.

Шнековая центрифуга работает следующим образом.

Ротор 6 через шкив 8 приводят во вращение. При этом внутренняя часть ротора (шнек, вставка, крыльчатка, камеры) вращается с несколько отличающейся угловой скоростью, что обеспечивается применением специального редуктора (на фиг.1 не показан). В ротор 6 по питающей трубе 40 подается подлежащая разделению смесь, которая через входные отверстия 34 поступает в полость 39. При раскручивании ребрами 35 до угловой скорости ротора под воздействием центробежного поля происходит предварительное разделение смеси на составляющие ее компоненты: легкую и тяжелую жидкие фракции и твердую фракцию. При этом крупные частицы твердой фракции через отверстия 37 в перфорированном конусе 36 осаждаются на внутреннюю поверхность ротора 6, за счет разности угловых скоростей ротора 6 и шнека 38 транспортируются к окнам 7 и выгружаются из ротора.

Из полостей 39 смесь поступает в зазоры между лопастями. При аксиальном течении смеси в зазорах между лопастями происходит ее окончательное разделение на составляющие компоненты. Под действием центробежного поля частицы твердой фракции оседают на вогнутых поверхностях опорных лопастей 15 и затем сбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндроконического ротора, откуда шнеком 17 транспортируются к окнам 7 и выгружаются из ротора.

Частицы легкой жидкой фракции оседают на выпуклую поверхность лопастей, перетекают к центральным частям вставки и через отверстия 24 переливаются в камеру 19, откуда напорным диском 21 под давлением выводятся из центрифуги.

Для минимизации пути осаждения частиц твердой и легкой жидкой фракций во вставке направляющие лопасти 15 выполнены по логарифмической спирали, а вращение ротора направлено в сторону вогнутости лопастей.

Тяжелая жидкая фракция при течении через вставку очищается от частиц легкой жидкой фракции и частиц твердой фракции, поступает в полость 28, из которой через отверстия 27 переливается в камеру 20. Из камеры 20 тяжелая жидкая фракция напорным диском 22 под давлением выводится из центрифуги.

Для эффективного разделения легкой и тяжелой жидких фракций, в зависимости от величины их плотностей и объемной концентрации в смеси, выбирается оптимальный радиус линии раздела фракций во вставке и обеспечивается гидродинамическое равновесие жидких фракций. Это в предлагаемой конструкции достигается плавной регулировкой порога слива путем поджатия упругого кольца 29. Для этого после остановки ротора через люк 32 вынимается пробка 11 и ключом поджимаются или отпускаются болты 31, после чего вновь закрывается пробка 11.

Взаимосвязь в работе крыльчатки 35 и напорных дисков 21 и 22 создает внутри центральной втулки 14 давление ниже атмосферного и, как следствие, самовсасывание разделяемой смеси в центрифугу, что уменьшает дробление частиц жидких фракций и способствует повышению эффективности их разделения.

Предлагаемая конструкция центрифуги позволяет проводить операцию самовсасывания смеси, предварительное и окончательное разделение ее во вставке на легкую и тяжелую жидкие фракции и твердую фракцию и непрерывно под давлением отводить из центрифуги.

В зависимости от физико-химических характеристик компонентов разделяемой смеси, их объемной концентрации и требуемого качества разделения подбирается оптимальная производительность и режим работы центрифуги путем плавной регулировки радиуса порога слива.

1. Шнековая центрифуга для разделения смеси на твердую фракцию, легкую и тяжелую жидкие фракции, содержащая корпус, установленный в нем цилиндроконический ротор с крышкой и окнами для вывода твердой фракции, шнек, питающую трубу и систему отвода тяжелой и легкой жидких фракций, включающую размещенную в цилиндроконическом роторе камеру с напорным диском и устройство для регулировки порога слива, отличающаяся тем, что цилиндроконический ротор снабжен центральной втулкой, на которой смонтирована аксиальная вставка, состоящая из равномерно установленных параллельно оси ротора и направленных в сторону вращения ротора опорных лопастей, на наружных образующих которых закреплен шнек, выполненный в виде спиральной ленты.

2. Шнековая центрифуга по п.1 отличающаяся тем, что направляющие опорных лопастей выполнены по логарифмической спирали.

3. Шнековая центрифуга по п.1 или 2, отличающаяся тем, что система отвода легкой и тяжелой жидких фракций включает расположенные в цилиндроконическом роторе над вставкой две смежные камеры с размещенными в них напорными дисками и полость для слива тяжелой жидкой фракции, причем верхняя камера закрыта опорной крышкой, в которой выполнены отверстия для сообщения с полостью слива тяжелой жидкой фракции и установлено устройство для регулировки порога слива, а на торце нижней камеры имеются отверстия для сообщения с центральной частью вставки.

4. Шнековая центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что устройство для регулирования порога слива тяжелой жидкой фракции содержит упругое кольцо, расположенное на опорной крышке верхней камеры в зоне ее отверстий, и контактирующую с ним шайбу с равномерно расположенными на периферии отверстиями, через которые проходят прижимные болты, взаимодействующие с соответствующими резьбовыми отверстиями, выполненными в опорной крышке, причем в крышке цилиндроконического ротора имеется соосное с отверстиями в шайбе хотя бы одно резьбовое отверстие с пробкой, а в торце корпуса центрифуги - люк для доступа к пробке и прижимным болтам.

5. Центрифуга по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в конической части ротора смонтированы установленный на центральной втулке соединительный патрубок с входными отверстиями, несущий крыльчатку с радиальными ребрами, и перфорированный в зоне расположения крыльчатки конус, на наружной поверхности которого закреплена спиральная лента, соединенная со шнеком вставки.