ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР Российский патент 1997 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к химической аппаратуре жидкостной экстракции, в особенности к ступенчатым центробежным экстракторам, в частности к экстракторам с плавной регулировкой диаметра поверхности раздела фаз в камере разделения вращающегося ротора, и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен центробежный экстрактор с камерой разделения, имеющий неподвижную стенку (авт. св. СССР N 1406860, кл. B 01 D 11/04, 1989). Экстрактор включает корпус со смесительной камерой, камерой разделения, вращающейся с валом, закрепленным в опоре, и крестовиной, камерами вывода фаз и гидрозатвором, образованным кольцевой перегородкой, установленной на неподвижном корпусе, и разделительной перегородкой, установленной на вращающейся крестовине, и привод. Разделительная перегородка установлена с возможностью перемещения относительно кольцевой перегородки, что обеспечивает возможность регулировки величины зазора между ними и, следовательно, диаметра поверхности раздела фаз в камере разделения. Недостатком экстрактора является малая производительность и большая потребляемая мощность, что обусловлено наличием в камере разделения стенки, оказывающей перемешивающие воздействие на разделяемую эмульсию.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центробежный экстрактор с гидрозатвором, имеющим неподвижную обечайку (авт. св. СССР N 1546096, кл. B 01 D 11/04, 1990), который взят за прототип к данной заявке. Экстрактор включает корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал ротор с камерой разделения, трубкой с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием и транспортирующим устройством и гидрозатвор, образованный закрепленной на валу крышкой с переливным отверстием и закрепленной на опоре обечайкой, расположенной в зоне переливного отверстия крышки причем обечайка размещена между разделительным диском и крышкой. Вращающаяся камера разделения экранирована разделительным диском от перемешивающего воздействия неподвижной обечайки на разделяемую эмульсию. Недостатком экстрактора является малая производительность, обусловленная уменьшением угловой скорости жидкости в гидрозатворе из-за тормозящего действия обечайки, и большая потребляемая мощность, обусловленная тем, что погруженная в жидкость в гидрозатворе обечайка омывается ею с обеих сторон.

Техническим результатом изобретения является увеличение производительности экстрактора за счет увеличения угловой скорости жидкости в гидрозатворе, обеспечения возможности плавной регулировки диаметра поверхности раздела фаз во вращающейся камере разделения, и уменьшение его потребляемой мощности, за счет уменьшения поверхности обечайки, смываемой жидкостью.

Технический результат достигается в предложенном центробежном экстракторе, включающем корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал, ротор с камерой разделения, трубкой с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием и транспортирующим устройством и гидрозатвор, образованный закрепленной на валу крышкой с переливным отверстием и закрепленной на опоре обечайкой, расположенной в зоне переливного отверстия крышки с зазором с ней за счет того, что обечайка выполнена в виде кольца, установленного снаружи ротора с возможностью перемещения относительно крышки, причем диаметр переливного отверстия крышки больше внутреннего и меньше внешнего диаметров кольца.

На фиг.1 схематично изображен центробежный экстрактор; на фиг.2 сечение A-A фиг.1.

Центробежный экстрактор включает корпус 1 со смесительной камерой 2 и камерами сбора тяжелой 3 и легкой 4 фаз, привод 5, опору 6, вал 7, ротор 8 с камерой разделения 9, трубкой 10 с переливным отверстием 11, разделительным диском 12 с переточным отверстием 13 и транспортирующим устройством 14 и гидрозатвор 15, образованный закрепленной на валу 7 крышкой 6 с переливным отверстием и закрепленной на опоре 6 обечайкой 18, расположенной в зоне переливного отверстия 17 крышки 16 с зазором с ней. Обечайка 18 выполнена в виде кольца 19, установленного снаружи ротора 8 с возможностью перемещения относительно крышки 16, причем, диаметр d₀ переливного отверстия 17 больше внутреннего d₁ и меньше внешнего d₂ диаметров кольца 19. Кольцо 19 расположено с зазором 20 с крышкой 16 и жестко закреплено на фигурном диске 21, сочленяющимся с помощью резьбового соединения 22 с опорой 6 и снабженным отверстиями 23, в одном из которых размещен штифт 24, расположенный в сквозном векторном пазу 25 опоры 6 с возможностью плавного перемещения в нем и жесткой фиксации с помощью гайки 26. Корпус 1 снабжен входными 27 и выходными 28 патрубками для ввода растворов и вывода разделенных фаз. Вал 7 снабжен мешалкой 29 и сочленяется с приводом 5 через муфту 30.

Центробежный экстрактор работает следующим образом.

Исходные растворы во входным патрубкам 27 подают в смесительную камеру 2, где они перемешиваются мешалкой 29 для осуществления массопередачи компонента и образовавшаяся эмульсия подается транспортирующим устройством 14 во вращающийся ротор 8. Под действием центробежной силы эмульсия в камере разделения 9 расслаивается на составные фазы, контактирующие по цилиндрической поверхности раздела фаз с радиусом, меньшим радиуса расположения переточного отверстия 13 разделительного диска 12. Легкая фаза через переливное отверстие 11 по трубке 10 выводится из ротора 8 в камеру сбора 4 и далее по патрубку 28 наружу экстрактора. Тяжелая фаза через переточное отверстие 13 поступает в гидрозатвор 15, транспортируется к переливному отверстию 17, через зазор 20 выводится из ротора 8 в камеру сбора 3 и далее по патрубку 28 наружу экстрактора.

Расходы исходных растворов увеличивают до такой максимальной величины, при которой величины взаимных уносов фаз достигают максимальных, но еще допустимых по технологическим показателям значений, однозначно связанных с радиусом поверхности раздела фаз в камере разделения 9 и, следовательно, с давлением тяжелой фазы в гидрозатворе 15. Заданные значения взаимных уносов фаз достигаются в процессе вращения ротора 8 путем плавного изменения гидравлического сопротивления потоку тяжелой фазы в зазоре 20 за счет регулировки его ширины. Для этого снаружи экстрактора ослабляют гайку 26, плавно перемещают штифт 24 в пазу 25, переставляя его при необходимости в соседние отверстия 23 диска 21, и вновь закрепляют гайку 26. При этом, диск 21 поворачивается в резьбе 22 в обе стороны на любой угол, что приводит к перемещению кольца 19 относительно крышки 16 и изменению ширины зазора 20 между ними. Уменьшение длины зазора 20 приводит к увеличению гидравлического сопротивления потоку тяжелой фазы и ее давления в гидрозатворе 15, уменьшению радиуса поверхности раздела фаз в камере разделения 9 и увеличению уноса тяжелой фазы с легкой при одновременном уменьшении уноса легкой фазы с тяжелой.

При уменьшении ширины зазора 20 радиус свободной поверхности тяжелой фазы в гидрозатворе 15 уменьшается, в связи с чем, внутренний диаметр d₁ кольца 19 должен быть меньше диаметра d₀ переливного отверстия 17. Для уменьшения ширины зазора 20 до минимально возможной величины между вращающейся крышкой 16 и неподвижным кольцом 19 и расширения диапазона регулировки гидравлического сопротивления потоку тяжелой фазы в зазоре 20 внешний диаметр d₂ кольца 19 должен быть больше диаметра d₀ переливного отверстия 17. Плавная регулировка радиуса поверхности раздела фаз во вращающейся камере разделения 9 позволяет без остановки технологического процесса ускорить достижение максимальной производительности и в многоступенчатом экстракционном аппарате, в котором плотности легкой и тяжелой фаз, влияющие на этот радиус, изменяются от ступени к ступени. Неподвижное кольцо 19 смывается вращающейся тяжелой фазой только со одной стороны, обращенной к крышке 16, в связи с чем мощность, затрачиваемая на перемешивание тяжелой фазы в гидрозатворе 15, уменьшается примерно в два раза по сравнению с прототипом. Уменьшение тормозящего воздействия кольца 19 на тяжелую фазу в гидрозатворе 15 приводит к увеличению ее угловой скорости и давления, что позволяет уменьшить радиус расположения переливного отверстия 11, увеличить объем камеры разделения 9 и, следовательно, производительность экстрактора.

Таким образом, предложенный центробежный экстрактор позволяет увеличить производительность и уменьшить потребляемую мощность по сравнению с прототипом, за счет уменьшения тормозящего воздействия неподвижной обечайки 18 на тяжелую фазу в гидрозатворе 15 и обеспечения возможности плавной регулировки радиуса поверхности раздела фаз во вращающейся камере разделения 9.

Сущность изобретения: в центробежном экскаваторе, включающем корпус со смесительной камерой и камерами сбора тяжелой и легкой фаз, привод, опору, вал, ротор с камерой разделения, трубкой с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием и транспортирующим устройством, и гидрозатвор, образованный закрепленной на валу крышкой с переливным отверстием и закрепленной на опоре обечайкой, обечайка расположена в зоне переливного отверстия крышки с зазором в ней и выполнена в виде кольца. Кольцо установлено снаружи ротора с возможностью перемещения относительно крышки. Диаметр переливного отверстия крышки больше внутреннего и меньше внешнего диаметров кольца. 2 ил.

Центробежный экстрактор, включающий корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал, ротор с камерой разделения, трубкой с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием и транспортирующим устройством и гидрозатвор, образованный закрепленной на валу крышкой с переливным отверстием и закрепленной на опоре обечайкой, расположенной в зоне переливного отверстия крышки с зазором к ней, отличающийся тем, что обечайка выполнена в виде кольца, установленного снаружи ротора с возможностью перемещения относительно крышки, причем диаметр переливного отверстия крышки больше внутреннего и меньше внешнего диаметров кольца.