ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК B04B1/08 B04B11/02 

Изобретение относится к технике центробежного разделения жидких смесей и может быть использовано в молочной, мясной и других отраслях промышленности.

Известен центробежный сепаратор [1] включающий барабан, имеющий основание, расположенное в нем подвижное днище с образованием между ними полости для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения подвижного днища, содержащую размещенную в основании и сообщенную с указанной полостью камеру для буферной жидкости, форсунку для ее подвода, установленные в основании клапаны для отвода буферной жидкости из полости под днищем, каждый из которых состоит из выполненного в виде стакана цилиндрического корпуса с размещенным на его дне седлом и сливным каналом, крышки с центральным отверстием, размещенного в корпусе поршня со штоком, контактирующим с седлом, и уплотнительных колец, расположенных на корпусе, поршне и крышке, и выполненные в основании каналы для подвода к клапанам и отвода из них буферной жидкости и привод.

Недостатками этого сепаратора являются большой вес барабана, а следовательно, повышенные момент инерции и площадь наружной поверхности барабана и в связи с этим большие энергозатраты на привод. Указанные недостатки барабана обусловлены толстостенностью основания в осевом направлении из-за размещения в его теле клапанов с большими диаметральным и осевым габаритами в связи соответственно с коаксиальностью расположения поршня в корпусе и наличием штока у поршня.

Ближайшим техническим решением является центробежный сепаратор [2] включающий барабан, имеющий основание, расположенное в нем подвижное днище с образованием между ними полости для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения подвижного днища, содержащую размещенную в основании и сообщенную с указанной полостью камеру для буферной жидкости, форсунку для ее подвода, установленные в основании клапаны для отвода буферной жидкости из полости под днищем, каждый из которых состоит из выполненного в виде стакана корпуса с крышкой, имеющие общий сливной канал, поршня со штоком седла, размещенного на дне корпуса для контакта со штоком поршня, и уплотнительных колец, расположенных на корпусе, поршне и его штоке, и выполненные в основании каналы для подвода к клапанам и отвода из них буферной жидкости, и привод барабана.

Недостатками этого сепаратора являются большой вес, а следовательно, момент инерции и площадь наружной поверхности барабана и в связи с этим большие энергозатраты на привод.

Указанные недостатки барабана обусловлены толстостенностью основания в осевом направлении из-за размещения в его теле клапанов с большими диаметральным и осевым габаритами в связи с большим весом поршня со штоком и последовательным расположением поршня и корпуса клапана.

Технические результаты изобретения заключаются в уменьшении веса барабана, а значит, и его момента инерции и площади наружной поверхности и в связи с этим в снижении энергозатрат на привод. Это достигается тем, что в предложенном сепараторе, включающем барабан, имеющий основание, расположенное в нем подвижное днище с образованием между ними полости для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения подвижного днища, содержащую размещенную в основании и сообщенную с указанной полостью камеру для буферной жидкости, форсунку для ее подвода, установленные в основании клапаны для отвода буферной жидкости из полости под днищем, каждый из которых состоит из цилиндрического корпуса с крышкой, имеющих общий сливной канал, поршня, седла клапана и уплотнительных колец, расположенных на поршне, корпусе и крышке, и выполненные в основании каналы для подвода к клапанам и отвода из них буферной жидкости, и привод барабана, поршень клапана выполнен в виде стакана, расположенного на его корпусе, при этом седло клапана размещено на торце корпуса для контакта с дном поршня, причем на наружной боковой поверхности последнего выполнена проточка, сообщенная с каналом для отвода буферной жидкости из полости под подвижным днищем и служащая для создания дополнительного давления буферной жидкости на поршень клапана.

Благодаря выполнению в каждом клапане барабана поршня в виде стакана в сочетании с размещением его на корпусе и коаксиальном расположении их относительно друг друга, а также размещением седла на торце корпуса для контакта с дном поршня достигнуто уменьшение осевого габарита этого клапана по сравнению с таковым клапана барабана известного сепаратора. Этому же, а также уменьшению диаметрального габарита клапана путем снижения его веса способствует и наличие на боковой поверхности поршня проточки, благодаря которой за счет разности гидростатического давления буферной жидкости на боковые стенки этой проточки создается дополнительная сила, совпадающая по направлению с центробежной силой от массы поршня, закрывающей клапан.

Таким образом, благодаря выполнению каждого клапана барабана в предложенном устройстве минимальных габаритов и за счет этого сведению до минимума толщины стенки основания барабана в месте расположения клапанов достигнуто уменьшение веса барабана, а значит, и уменьшение его момента инерции и площади наружной поверхности и в связи с этим снижение энергозатрат на привод.

На фиг.1 изображен центробежный сепаратор, общий вид с вырывом; на фиг.2 барабан, продольный разрез; на фиг.3 выносной элемент 1 на фиг.2, продольный разрез клапана; на фиг. 4 выносной элемент 1 на фиг.2, продольный разрез клапана, вариант.

Центробежный сепаратор (фиг. 1) включает барабан 1, привод барабана, состоящий из приводного механизма 2 и электродвигателя 3, и форсунку 4.

Барабан (фиг. 2) содержит основание 4, расположенное в нем подвижное днище 5 с образованием между ними полости 6 для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения днища 5, содержащий размещенную в основании 4 и сообщенную каналом 7 с полостью 6 камеру 8 для буферной жидкости, форсунку 3 для ее отвода буферной жидкости из полости 6, клапаны 10, каждый из которых (фиг.3,4) состоит из цилиндрического корпуса 11 с крышкой 12, имеющих общий сливной канал 13, выполненного в виде стакана поршня 14, снабженного проточкой 15 с каналом 16, сообщенным со сливным каналом 13, седла 17, размещенного на торце корпуса 11 для контакта с дном 18 поршня 14, проточки 19, образованной зазором между крышкой 12 и поршнем 14, канала 20 крышки 12 и уплотнительных колец 21-23, расположенных соответственно на поршне 14, корпусе 11 и крышке 12, и выполненные в основании 4 каналы 24 и 25 для подвода к клапанам 10 и отвода из них буферной жидкости, полый тарелкодержатель 26 с пакетом тарелок 27, крышку 28 с седлом 29 для контакта с днищем 5, затяжное кольцо 30, разгрузочные щели 31 основания 4 и буртик 32 камеры 8.

Для повышения надежности работы сепаратора путем увеличения ресурса работы клапанов 10 за счет обеспечения возможности компенсации износа уплотнительных колец в процессе эксплуатации в их подвижных соединениях уплотнительные кольца 21 поршней 14 и 22 корпусов 11 могут быть выполнены в виде упругих манжет, отбортовки которых обращены к проточкам 15 и 19, заполненных находящейся под гидростатическим давлением буферной жидкостью. Так, например, поршень 14 каждого клапана 10 (фиг.4) снабжен упругими манжетами 33, выполненными за одно целое с ним из неметаллического материала, например, капролона или пропилена и т.п.

Сепаратор работает следующим образом.

После включения сепаратора барабан 3 с помощью привода разгоняется до рабочей частоты вращения. При этом каждый клапан 10 барабана 3 автоматически устанавливается в закрытое положение. Это происходит оттого, что поршень 14 каждого клапана 10 под действием центробежной силы от его массы, радиально перемещаясь к периферии барабана, прижимается дном 18 к седлу 17 корпуса 11 и тем самым запирает его сливной канал 13.

Далее в гидросистему через форсунку 9 подается с небольшим расходом (30-100 л/ч) буферная жидкость, которая, проходя через камеру 8 и канал 7, заполняет полость 6 под подвижным днищем 5 и последнее за счет гидростатического давления от раскрученной буферной жидкости перемещается вверх до контакта с седлом 29 крышки 28 и тем самым герметизирует рабочее пространство между ними. При этом избыток буферной жидкости перетекает из верхней части камеры через буртик 32 в ее нижнюю часть и далее по каналам 24 основания 4, проточкам 19 и каналам 20 клапанов 10 выводится из барабана 3. Затем исходная жидкость подается в тарелкодержатель 26 и далее в пакет тарелок 27, где происходит сепарирование этой жидкости и очистка ее от механических примесей. По мере накопления осадка в шламовом пространстве "ШП" барабана 3 периодически производится частичная разгрузка его от осадка. Для этого буферная жидкость с большим расходом (1000-5000 л/ч) кратковременно (0,1-0,5 с) подается в гидросистему барабана. При этом после заполнения буферной жидкостью камеры 8, канала 24 и проточки 19 поршень 14 каждого клапана под действием гидростатического давления этой жидкости перемещается к оси барабана и буферная жидкость из полости 6 под подвижным днищем 5 через канал 16, образовавшийся зазор между поршнем 14 и корпусом 11 клапана 10, и сливной канал 13 выбрасывается наружу барабана 3. При этом радиус свободной поверхности буферной жидкости в полости 6 под подвижным днищем 5 увеличивается до величин, когда осевая сила от гидростатического давления буферной жидкости на подвижное днище 5 становится меньше осевой силы от гидростатического давления исходной жидкости на него и когда под действием разности этих сил подвижное днище 5 переместится вниз и через образовавшийся зазор между седлом 29 крышки 28 и днищем 5 и разгрузочные щели 31 основания 4 и под действием гидростатического давления осадок из "ШП" выбросится наружу из барабана 3, т.е. осуществляется частичная разгрузка барабана.

После прекращения подачи буферной жидкости в гидросистему барабана 3 остатки ее под действием гидростатического давления вытекают из канала 24 с проточкой 19 через канал 20 наружу барабана 3, и поршень 14 каждого клапана 10 под действием центробежной силы от его массы перемещается до контакта с седлом 17 корпуса 11 и, перекрывая сливной канал 13, закрывает клапан 10, а остатки буферной жидкости, находящейся в камере 8, перетекая под действием гидростатического давления в полость 6 под днищем 5, уменьшают радиус свободной поверхности в ней и за счет этого обеспечивают достижение превышения осевого усилия на днище 5 от буферной жидкости над таковым от исходной жидкости. В результате этого днище 5 поднимается вверх до контакта с седлом 29 крышки 28 и барабан 3 закрывается до следующего цикла разгрузки.

Уменьшение веса барабана и в связи с этим мощности и габаритов привода позволит снизить затраты на его изготовление, а снижение энергозатрат на привод и уменьшение занимаемой производственной мощности за счет уменьшения габаритов привода позволит уменьшить эксплуатационные расходы сепаратора.

Все это позволит повысить потребительские свойства предложенного сепаратора по сравнению с известным.

Использование: изобретение относится к оборудованию для разделения жидких смесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Сущность: центробежный сепаратор включает барабан с основанием, в котором расположено подвижное днище с образованием между ними полости для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения подвижного поршня и привод барабана. Гидросистема содержит размещенную в основании и сообщенную с указанной полостью камеру для буферной жидкости, форсунку для ее подвода, установленные в основании клапаны для отвода буферной жидкости из полости под днищем и выполненные в основании каналы для подвода к клапанам и отвода из них буферной жидкости. Каждый клапан состоит из цилиндрического корпуса с крышкой, имеющих общий сливной канал, поршня, выполненного в виде стакана, расположенного на корпусе, седла клапана на торце корпуса, взаимодействующего с дном поршня, и уплотнительных колец, размещенных на поршне и на корпусе. На наружной боковой поверхности стакана выполнена проточка, сообщенная с каналом для отвода буферной жидкости из полости под подвижным днищем и служащая для создания дополнительного давления буферной жидкости на поршень клапана. 4 ил.

Центробежный сепаратор, включающий барабан, имеющий основание, расположенное в нем подвижное днище с образованием между ними полости для подвода и отвода буферной жидкости, гидросистему для перемещения подвижного днища, содержащую размещенную в основании и сообщенную с указанной полостью камеру для буферной жидкости, форсунку для ее подвода, установленные в основании клапаны для отвода буферной жидкости из полости под днищем, каждый из которых состоит из цилиндрического корпуса с крышкой, имеющих общий сливной канал, поршня, седла клапана и уплотнительных колец, расположенных на поршне и на корпусе, и выполненные в основании каналы для подвода к клапанам и отвода из них буферной жидкости, и привод барабана, отличающийся тем, что поршень клапана выполнен в виде стакана, расположенного на его корпусе, при этом седло клапана размещено на торце корпуса для контакта с дном поршня, причем на наружной боковой поверхности последнего выполнена проточка, сообщенная с каналом для отвода буферной жидкости из полости под подвижным днищем и служащая для создания дополнительного давления буферной жидкости на поршень клапана.