ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ Российский патент 1995 года по МПК B04B11/02 B04B1/00 

Изобретение относится к центрифугам для разделения жидких неоднородных систем, а именно к центрифугам для разделения суспензий с рециркуляцией тяжелой фракции, и может быть использовано в химической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Известна центрифуга для разделения суспензии, включающая корпус с приемной камерой и сборниками для отвода легкой и сгущенной тяжелой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстие для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие для вывода легкой фракции, и транспортирующим средством [1] . Выделившийся на конусной стенке ротора осадок транспортируется по ней к отверстию для вывода тяжелой фракции, выводится в сборник для отвода тяжелой фракции и из него наружу центрифуги.

Недостатком центрифуги является малая величина степени сгущения тяжелой фракции, связанная с отсутствием устройства для ее рециркуляции в ротор.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является центрифуга для разделения суспензии, содержащая корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции, сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции и сборнику легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстие для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие для вывода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркулята в зону отвода тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии [2]. Поток тяжелой фракции после вывода из ротора в приемную камеру разделяется в ней на две части. Одна из них перетекает в сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции и из него наружу центрифуги, а другая часть одновременно с первой рециркулирует с помощью транспортирующего средства обратно в ротор. При изменении (уменьшении) концентрации твердой фазы в исходной суспензии изменяется (уменьшается) также и концентрация твердой фазы в отводимой сгущенной тяжелой фракции.

Недостатками центрифуги являются малая величина степени сгущения тяжелой фракции и зависимость концентрации твердой фазы в отводимой сгущенной тяжелой фракции от концентрации твердой фазы в исходной суспензии, связанные с одновременностью вывода сгущенной тяжелой фракции в виде части потока выводимой из ротора тяжелой фракции и рециркуляции оставшейся части этого потока обратно в ротор.

Целью изобретения является увеличение концентрации твердой фазы в отводимой сгущенной тяжелой фракции до заданной максимальной величины независимо от концентрации твердой фазы в исходной суспензии и увеличение степени сгущения тяжелой фракции.

Для этого в центрифуге для разделения суспензии, содержащей корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции, сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции и сборник легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстие для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие для вывода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркулята в зону отвода тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии. Канал для подвода рециркулята образован конусообразной обечайкой, установленной снаружи ротора и жестко связанной с ним, при этом стенка приемной камеры для рециркулируемой тяжелой фракции состоит из двух конусообразных обечаек, расположенных меньшими основаниями вниз одна под другой с образованием между ними кольцевой щели, причем диаметр меньшего основания верхней обечайки превышает диаметр большего основания нижней обечайки, а сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции представляет собой кольцевой карман, расположенный снаружи приемной камеры и сообщенный с ее внутренней полостью через указанную кольцевую щель.

На фиг.1 изображена центрифуга для разделения суспензии, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Центрифуга для разделения суспензии включает корпус 1, имеющий приемную камеру 2 для рециркулируемой тяжелой фракции, сборник 3 для отвода сгущенной тяжелой фракции и сборник 4 легкой фракции, установленный на вертикальном валу 5 конусообразный ротор 6, снабженный крышкой 7, образующей с торцом ротора 6 отверстие 8 для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие 9 для вывода легкой фракции, кольцевым каналом 10 для подвода рециркулята в зону 11 отвода тяжелой фракции, транспортирующим средством 12 рециркулята и средством 13 подвода исходной суспензии. Канал 10 для подвода рециркулята образован конусообразной обечайкой 14, установленной снаружи ротора 6 и жестко связанной с ним, при этом стенка приемной камеры 2 для рециркулируемой тяжелой фракции состоит из двух конусообразных обечаек: верхней 15 и нижней 16, расположенных меньшими основаниями вниз одна (16) под другой (15) с образованием между ними кольцевой щели 17, причем диаметр d₁ меньшего основания 18 верхней обечайки 15 превышает диаметр d₂ большего основания 19 нижней обечайки 16, а сборник 3 для отвода сгущенной тяжелой фракции представляет собой кольцевой карман, расположенный снаружи приемной камеры 2 и сообщенный с ее внутренней полостью через указанную кольцевую щель 17. Меньшее основание 18 верхней обечайки 15 расположено на высоте h от большего основания 19 нижней обечайки 16. Транспортирующее средство 12 расположено в нижней зоне 20 приемной камеры 2 и имеет центральное отверстие 21, в котором с зазором размещено средство 13 в виде патрубка с выходным отверстием 22, расположенным внутри ротора 6. Диаметр транспортирующего средства 12 меньше диаметра переливного отверстия 9. Ротор 6 с помощью крестовины 23 жестко закреплен на валу 5, который установлен в подшипниковой опоре 24 и сочленяется через муфту 25 с приводом 26. Крышка 7 снабжена обечайками 27 и 28, образующими с обечайкой 14 кольцевые зазоры 29 и 30, сообщенные с кольцевым каналом 10. Сборник 4 снабжен выходным патрубком 31, а сборник 3 имеет наклонное дно 32 с отверстием 33 в его нижней части.

Центрифуга для разделения суспензии работает следующим образом.

Исходную суспензию по патрубку 13 через отверстие 22 подают в ротор 6, где в крестовине 23 под действием центробежной силы она транспортируется к периферии и через отверстие 8 по зазорам 29 и 30 выводится в приемную камеру 2, откуда сливается самотеком вниз по верхней обечайке 15 к ее меньшему основанию 18. При заданном расходе исходной суспензии ее поток, отрываясь от меньшего основания 18, перетекает в виде конусообразной свободной струи в воздухе над кольцевой щелью 17 на нижнюю обечайку 16 ниже ее большего основания 19 и далее в нижнюю зону 20 приемной камеры 2. Здесь суспензия захватывается транспортирующим средством 12, направляется в кольцевой канал 10 и по нему к отверстию 8, где объединяется с потоком исходной суспензии и таким образом рециркулирует со все возрастающим расходом. В результате этого давление в зазоре 29 и отверстии 8 возрастает, а радиус свободной поверхности суспензии в кольцевом канале 10 и роторе 6 соответственно уменьшается до радиуса переливного отверстия 9, переливаясь через который полученная легкая фракция с расходом, равным расходу исходной суспензии, выводится в сборник 4 и по патрубку 31 наружу центрифуги.

Содержащаяся в суспензии твердая фаза под действием центробежной силы осаждается на внутренней конусной поверхности ротора 6 и в виде слоя осадка транспортируется в периферийную зону к отверстию 8, пройдя через которое, попадает в рециркулирующий поток тяжелой фракции, транспортируясь далее вместе с ним. В результате этого концентрация твердой фазы в рециркулирующем потоке тяжелой фракции и толщина слоя осадка на внутренней поверхности обечайки 14 в канале 10 увеличиваются. Этот слой осадка, транспортируясь в периферийную зону 11, начинает перекрывать - уменьшать сечение зазора 29, увеличивая гидравлическое сопротивление рециркулирующему потоку тяжелой фракции, в результате чего он уменьшается и становится меньше потока исходной суспензии. При этом траектория свободной струи рециркулирующего потока тяжелой фракции после отрыва от меньшего основания 18 снижается в кольцевую щель 17 и весь этот поток в виде сгущенной тяжелой фракции попадает в сборник 3, транспортируется по наклонному дну 32 самотеком вниз и через отверстие 33 выводится наружу центрифуги, а рециркуляция тяжелой фракции полностью прекращается.

В режимах рециркуляции тяжелой фракции и отвода сгущенной тяжелой фракции исходная суспензия с заданной производительностью продолжает разделяться в крестовине 23 с неизменной эффективностью, постоянно подпитывая через отверстие 8 выводимый из зазоров 29 и 30 поток тяжелой фракции отсепарированной твердой фазой. Максимальные степень сгущения и концентрация твердой фазы в отводимой сгущенной тяжелой фракции достигаются в том случае, когда эта фракция попадает в сборник 3 в виде одиночных капель - кусков, падающих с меньшего основания 18 практически с нулевой начальной скоростью вертикально вниз. После вывода всей массы осадка, накопленной в кольцевом канале 10 на внутренней поверхности обечайки 14, зазоры 29 и 30 освобождаются от осадка, в результате чего их гидравлическое сопротивление уменьшается, поток выводимой из ротора 6 тяжелой фракции увеличивается, траектория его струи после отрыва от меньшего основания 18 поднимается над кольцевой щелью 17 и начинается вновь 100%-ная рециркуляция тяжелой фракции, а отвод сгущенной тяжелой фракции полностью прекращается.

Таким образом, предлагаемая центрифуга для разделения суспензии по сравнению с прототипом позволяет увеличить концентрацию твердой фазы в отводимой сгущенной тяжелой фракции до заданной максимальной величины независимо от концентрации твердой фазы в исходной суспензии и увеличить степень сгущения тяжелой фракции, за счет обеспечения периодической 100%-ной рециркуляции тяжелой фракции в ротор до достижения ею заданной максимальной концентрации твердой фазы. Кроме того, достоинством предлагаемой центрифуги является то, что временные периоды 100%-ной рециркуляции тяжелой фракции и отвода сгущенной тяжелой фракции чередуются самопроизвольно, без какого-либо вмешательства извне, что исключает необходимость использования вспомогательных измерительного, управляющего и исполнительного механизмов.

Использование: изобретение относится к центрифугам для разделения суспензий и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Сущность: центрифуга для разделения суспензии содержит корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции, сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции и сборник легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстие для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие для вывода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркуляра в зону отвода тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии. Канал для подвода рециркулята образован конусообразной обечайкой, установленной снаружи ротора и жестко связанной с ним. Стенка приемной камеры для рециркулируемой тяжелой фракции состоит из двух конусообразных обечаек, расположенных меньшими основаниями вниз одна под другой с образованием между ними кольцевой щели. Диаметр меньшего основания верхней обечайки превышает диаметр большего основания нижней обечайки. Сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции представляет собой кольцевой карман, расположенный снаружи приемной камеры и сообщенный с ее внутренней полостью через указанную кольцевую щель. 2 ил.

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ, содержащая корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции, сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции и сборник легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстие для вывода тяжелой фракции и имеющей по центру переливное отверстие для вывода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркулята в зону отвода тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии, отличающаяся тем, что канал для подвода рециркулята образован конусообразной обечайкой, установленной снаружи ротора и жестко связанной с ним, при этом приемная камера для рециркулируемой тяжелой фракции состоит из двух конусообразных обечаек, расположенных меньшими основаниями вниз одна под другой с образованием между ними кольцевой щели, причем диаметр меньшего основания верхней обечайки превышает диаметр большего основания нижней обечайки, а сборник для отвода сгущенной тяжелой фракции представляет собой кольцевой карман, расположенный снаружи приемной камеры и сообщенный с ее внутренней полостью через указанную кольцевую щель.