ЦЕНТРИФУГА С ВЫВОРАЧИВАЕМЫМ ФИЛЬТРОМ Российский патент 1997 года по МПК B04B3/02 

Изобретение относится к центрифуге с выворачиваемым фильтром, содержащей консольно смонтированный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси барабан, предназначенный для заполнения его подлежащей разделению суспензией, имеющий в стенке радиальные отверстия для прохода фильтрата и закрытой с одной стороны жестко прикрепленной к нему торцевой стенкой, крышку, закрывающую барабан с противоположного открытого торца, и смонтированную с возможностью осевого перемещения относительно барабана питающему трубу, проходящую через отверстие в крышке барабана и предназначенную для загрузки суспензии в его внутреннее пространство, днище, жестко скрепленное с крышкой барабана на расстоянии от нее, фильтровальную оболочку в виде рукава, прикрепленную с одной стороны к ободу открытого торца барабана, а с другой стороны к днищу, полый вал, жестко соединенный с торцевой стенкой барабана, выдвижной вал, смонтированный внутри полового вала с возможностью осевого перемещения, соединенный с днищем барабана и предназначенный для выворачивания фильтровальной оболочки, а также средства для вращения барабана и перемещения выдвижного вала относительно полого.

Центрифуги этого рода с выворачиваемым фильтром известны, например, из патента DE-27 09894 C3.

В известной центрифуге с выворачиваемым фильтром выдвижной вал при раздвижении центробежного барабана проходит сквозь внутреннее пространство последнего и может при этом переносить загрязнения, например смазочное средство, из корпуса, в котором смонтирован барабана, во внутреннее пространство последнего. Наоборот, при смыкании центробежного барабана остатки суспензии могут быть занесены выдвижным валом в корпус машины. То и другое является нежелательным, потому что загрязнения могут повлиять на стерилизацию для обработки чувствительных суспензий, например продуктов питания или лекарственных веществ, тогда как остатки суспензии, попавшие в корпус машины, могут нарушить центрифугирование, в частности перемещение выдвижного вала.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы устранить упомянутые недостатки и выполнить центрифугу с выворачиваемым фильтром таким образом, чтобы внутреннее пространство центробежного барабана, куда помещается суспензия, было изолировано от корпуса машины с точки зрения переноса твердых, жидких и газообразных веществ.

Эта задача решается согласно данному изобретению в центрифуге с выворачиваемым фильтром, содержащей консольно смонтированный с корпусе с возможностью вращения оси барабан, предназначенный для заполнения его подлежащей разделению суспензией, имеющий в стенке радиальные отверстия для прохода фильтрата и закрытый с одной стороны жестко прикрепленной к нему торцевой стенкой, крышку, закрывающую барабан с противоположного открытого торца и смонтированную с возможностью осевого перемещения относительно барабана, питающую трубу, проходящую через отверстие в крышке барабана и предназначенную для загрузки суспензии в его внутреннее пространство, днище, жестко скрепленное с крышкой барабана на расстоянии от нее, фильтровальную оболочку в виде рукава, прикрепленную с одной стороны к ободу открытого торца барабана, а с другой стороны к днищу, полый вал, жестко соединенный с торцевой стенкой барабана, выдвижной вал, смонтированный внутри полового вала с возможностью осевого перемещения, соединенный с днищем барабана и предназначенный для выворачивания фильтровальной оболочки, а также средства для вращения барабана и перемещения выдвижного вала относительно полого, которая отличается тем, что между торцевой стенкой барабана и днищем расположена гибкая и/или растяжимая разделительная стенка, прикрепленная одной стороной к торцевой стенке барабана, а другой стороной к днищу и создающая уплотнение между выдвижным валом, несущим днище, и содержащим суспензию внутренним пространством барабана.

Разделительная стенка предпочтительно выполнена в виде сильфона, окружающего выдвижной вал.

Разделительная стенка может быть также выполнена в виде складчатой мембраны, которая может быть растянута в коническую форму.

Согласно предпочтительному варианту данного изобретения центрифуга оснащена устройством для контроля перепада давления, имеющего с обеих сторон разделительной стенки.

Эта задача решается данным изобретением при помощи отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения.

Последующее описание предпочтительных форм исполнения изобретения вместе с прилагаемыми чертежами служит для дальнейшего разъяснения.

Представлены:
на фиг. 1 схематически и с обрывом центрифуга с выворачиваемым фильтром и с разделительной стенкой в сомкнутом состоянии центробежного барабана;
на фиг. 2 центрифуга согласно фиг. 1 с раздвинутым барабаном;
на фиг. 3 центрифуга подобно фиг. 1 с измененной разделительной стенкой;
на фиг. 4 центрифуга согласно фиг. 3 с раздвинутым барабаном.

Изображения на фиг. 1 и 2 центрифуга с выворачиваемым фильтром содержит кожух 1, в неподвижном корпусе 2 которого смонтирован полый вал 3, вращающийся в подшипнике качения 4. По меньшей мере еще один подшипник качения находится к правой части кожуха 2, не изображенной на фиг. 1. Полый вал 3 приводится во вращение с помощью приводного агрегата (который тоже не изображен и находится на фиг. 2 справа).

В полом валу 3 смонтирован с возможностью осевого перемещения выдвижной вал 5, причем, например, посредством шлицевого соединения приняты меры для того, чтобы вал 5, несмотря на возможность передвигания относительно полого вала 3, одновременно вращался вместе с полым валом, то есть был соединен с ним для передачи вращения. Выдвижной вал 5 снабжен (не изображенными) приводными средствами, которые по мере надобности передвигают этот вал в осевом направлении в ту или другую сторону. К левому концу изображенного на фиг. 1 и 2 полого вала 3, выступающему из подшипника 4 и вращающемуся вместе с этим валом, консольно прифланцерован внутри кожуха 1 чашеобразный центробежный барабан 6, для чего торцевая стенка 7, закрывающая барабана 6 на его одном (правом на фиг. 1) торце, жестко соединена с полым валом 3. В цилиндрической боковой стенке 8 барабан 6 имеет радиальные отверстия 9 для прохождения фильтрата. На торце, расположенном напротив торцевой стенки 7, центробежный барабан 6 открыт.

На ободе 10, окружающем открытый торец барабана 6, плотно закреплен обод фильтровальной оболочки 11, выполненной в основном в виде цилиндрического рукава. Второй обод фильтровальной оболочки 11 соответствующим образом плотно соединен с днищем 12, который, в свою очередь, жестко прикреплен к выдвижному валу 5. К днищу 12 при помощи распорных стержней 13 на некотором расстоянии от него жестко прикреплена крышка барабана 14, которая на фиг. 1 плотно закрывает внутреннее пространство барабана 6, прилегая к ободу 10 на открытом торце последнего, а на фиг. 2 вместе с днищем 12 отодвинута от барабана 6 в результате осевого перемещения выдвижного вала 5 из полого вала 3.

У передней стороны центрифуги, которая на фиг. 1 и 2 находится слева, в кожухе 1 жестко закреплена заполнительная труба 15, предназначенная для загрузки суспензии, которую требуется разделить на твердую и жидкую части, во внутреннее пространство центробежного барабана 6 (фиг. 1) и в рабочем состоянии центрифуги, изображенном на фиг. 2, проникающая в отверстие 16 выдвижного вала 5.

Как видно из чертежа, кожух 1 за центробежным барабаном 6 плотно соединен с корпусом 2. В то же время уплотнительное кольцо 18, расположенное перед подшипником 4, уплотняет корпус 2 относительно барабана 6. Таким образом кожух 1, соединяющийся с внутренним пространством барабана 6, уплотнен относительно корпуса 2.

Во время работы центрифуга с выворавичаемым фильтром занимает сначала положение, изображенное на фиг. 1. Выдвижной вал 5 путем соответствующего переключения воздействующих на него приводных средств отводится внутрь полого вала 3, в результате чего днище 12, жестко соединенное с выдвижным валом, сближается с закрытым торцом 7 центробежного барабана 6, а фильтровальная оболочка 11 так выворачивается в барабане 6, что прилегает к внутренней части цилиндрической боковой стенки барабана. При этом крышка 14 барабана плотно прилегает к ободу открытого торца барабана 6. При быстро вращающемся центробежном барабане, например со скоростью 2000 об/мин, через заполнительную трубку 14 во внутреннее пространство барабана 6 непрерывно вводится подлежащая фильтрованию суспензия. Жидкие составные части суспензии известным образом проходят через фильтровальную оболочку 11 и радиальные отверстия 9 для прохождения фильтрата и отводятся с помощью экрана 17. Твердые частицы суспензии удерживаются фильтровальной оболочкой 11 в виде плотной лепешки.

При медленно вращающемся центробежном барабане (например, со скоростью 500 об/мин) после фильтрования и прекращения подачи суспензии выдвижной вал 5 передвигают влево (фиг. 2), в результате чего фильтровальная оболочка 11 выворачивается наружу и приставшие к ней в виде лепешки твердые частицы выбрасываются наружу в корпус 1, откуда их удаляют. По окончании выброса твердых частиц центрифугу с выворачиваемым фильтром снова приводят в рабочее положение согласно фиг. 1 путем отвода выдвижного вала 5.

При переходе центрифуги с выворачиваемым фильтром из рабочего состояния согласно фиг. 1 в состояние согласно фиг. 2 выдвижной вал 5, как видно из фиг.2, проникает во внутреннее пространство центробежного барабана 6.

Если при фильтрации чувствительных материалов, например продуктов питания или лекарственных веществ, необходимо поддерживать во внутреннем пространстве барабана 6 состояние стерильности и отсутствия микроорганизмов, то при раздвигании барабана приставшие к наружной стороне выдвижного вала 5 загрязнения, например смазочные средства, могут из корпуса 2 попасть во внутреннее пространство барабана, загрязняя его. Поэтому после каждого раздвигания и смыкания центробежного барабана пришлось бы производить новую стерилизацию внутреннего пространства барабана. Наоборот, при раздвигании барабана 6 остатки суспензии могли бы осесть на наружной стороне выдвижного вала 5, и оттуда попасть в полый вал 3, смонтированный в корпусе 2, что может приводить к неполадкам, в частности к нарушению подвижности вала 5 внутри вала 3.

Во избежание нежелательного переноса веществ в твердой, жидкой или газообразной форме между внутренним пространством центробежного барабана 6, предназначенным для осуществления фильтрации, и корпусом машины 2, эти оба пространства отделены друг от друга разделительной стенкой. В варианте исполнения согласно фиг. 1 и 2 эта разделительная стенка выполнена в виде складчатой мембраны 21, имеющей в нормальном состоянии форму диска, то есть в основном кругового цилиндра, которая своим внешним ободом соединена с внешним ободом торцевой стенки 7. Внутренний обод складчатой мембраны 21, окружающий центральное отверстие, в непосредственной близости к днищу 12 соединен с выдвижным валом 5. В нормальном (разжатом) состоянии согласно фиг. 1, то есть при сомкнутом центробежном барабане, складчатая мембрана имеет в основном плоскую форму, причем в плоскости мембраны имеются концентричные круговые складки. При раздвижении барабана 6, то есть при отодвигании днища 12 выдвижным валом 5 от закрытой торцевой стенки 7 (фиг. 2), складчатая мембрана 21 растягивается, принимая коническую форму, причем складки мембраны, видные на фиг. 1, сглаживаются. Складчатая мембрана 21 состоит из гибкого, упругого, растягиваемого и сжимаемого материала, например из резины.

Как видно, в частности, из фиг. 2, складчатая мембрана 21 образует уплотняющую разделительную стенку между несущим днищем 12 выдвижным валом 5 и содержащим суспензию внутренним пространством центробежного барабана, благодаря чему это внутреннее пространство барабана отделено от корпуса 2 машины таким образом, что исключен взаимный перенос материала.

Изображенная на фиг. 3 и 4 центрифуга с выворачиваемым фильтром отличается от центрифуги согласно фиг. 1 и 2 только тем, что в качестве разделительной стенки на фиг. 3 и 4 предусмотрен обычный сильфон 22, одна сторона которого соединена с закрытой торцевой стенкой 7, а вторая -с днищем 12, причем днище 12 имеет соответствующую выемку 23 для размещения сжатого сильфона (фиг. 3). В раздвинутом состоянии центробежного барабана 6 (фиг. 4) растянутый сильфон 22 отделяет внутреннее пространство центробежного барабана 6 от выдвижного вала 5 таким же образом, как складчатая мембрана на фиг. 1 и 2.

Разделительную стенку, выполненную в виде складчатой мембраны 21 или сильфона 22, можно снабдить устройством для измерения перепада давлений, которое контролирует непроницаемость этой стенки. Как показано на чертеже, при помощи насоса 24 в замкнутом пространстве 25 создается повышенное или пониженное давление P1. Пространство 25, как, в частности, видно из фиг. 2 и 4, соединено трубопроводом 26 с корпусом 2 машины и с той частью разделительной стенки складчатой мембраны 21 или сильфона 22, которая обращена к выдвижному валу 5, вследствие чего в этом пространстве тоже имеет место давление P1. С противоположной стороны разделительной стенки, которая обращена к внутреннему пространству центробежного барабана 6, имеется давление P2, например атмосферное давление. Измерительный прибор 27 служит для наблюдения за перепадом давлений P2 P1. Как только измеренное значение окажется отличающимся от заданного, поступает сигнал и/или прекратится работа центрифуги, поскольку это отклонение перепада давления позволит сделать вывод о проницаемости разделительной стенки (складчатой мембраны 21, сильфона 22).

В описанных вариантах исполнения выполняющая роль разделительной стенки складчатой мембраны 21 и предназначенный для этой же цели сильфон 22 представляют собой гибкий растяжимый элемент. Растягиваемость требуется не обязательно, например тогда, когда разделительная стенка выполнена в виде гибкой нерастяжимой оболочки, которая в сомкнутом состоянии барабана складывается в несколько слоев.

Можно также отказаться от складок или гофров в складчатой мембране 21 или в сильфоне 22. Иными словами, эти элементы можно сделать и гладкими, если необходимая растяжимость обеспечивается непосредственно упругими свойствами материала, из которого изготовлен элемент. Следовательно, вместо складчатой мембраны можно, в частности, применить в мембрану, которая в состоянии покоя является более или менее плоской.

Центрифуга с выворачиваемым фильтром имеет между закрытой торцевой стенкой (7) центробежного барабан (6) и передвигаемым относительно этой торцевой стенки днищем (12) гибкую растяжимую разделительную стенку (21, 22), например в виде сильфона (22) или складчатой мембраны (21). Эта разделительная стенка создает уплотнение между несущим днищем (12) выдвижным валом и содержащим суспензию внутренним пространством центробежного барабана (6) препятствуя переносу веществ, который мог бы, например, повлиять на стерилизацию, между рабочим пространством центробежного барабана и корпусом центрифуги. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центрифуга с выворачиваемым фильтром, содержащая консольно смонтированный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси барабан, предназначенный для заполнения его подлежащей разделению суспензией, имеющий в стенке радиальные отверстия для прохода фильтрата и закрытый с одной стороны жестко прикрепленной к нему торцевой стенкой, крышку, закрывающую барабан с противоположного открытого торца и смонтированную с возможностью осевого перемещения относительно барабана, питающую трубу, проходящую через отверстие в крышке барабана и предназначенную для загрузки суспензии в его внутреннее пространство, днище, жестко скрепленное с крышкой барабана на расстоянии от нее, фильтровальную оболочку в виде рукава, прикрепленную с одной стороны к ободу открытого торца барабана, а с другой стороны к днищу, полый вал, жестко соединенный с торцевой стенкой барабана, выдвижной вал, смонтированный внутри полого вала с возможностью осевого перемещения, соединенный с днищем барабана и предназначенный для выворачивания фильтровальной оболочки, а также средства для вращения барабана и перемещения выдвижного вала относительно полого, отличающаяся тем, что между торцевой стенкой барабана и днищем расположена гибкая и/или растяжимая разделительная стенка, прикрепленная одной стороной к торцевой стенке барабана, а другой стороной к днищу и создающая уплотнение между выдвижным валом, несущим днище, и cодержащим суспензию внутренним пространством барабана. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что разделительная стенка выполнена в виде сильфона, окружающего выдвижной вал. 3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что разделительная стенка выполнена в виде складчатой или плоской мембраны, которая может быть растянута в коническую форму. 4. Центрифуга по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что она оснащена устройством для контроля перепада давления, имеющего место с обеих сторон разделительной стенки.