ФИЛЬТРУЮЩАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1998 года по МПК B04B3/00 B04B15/06 

Изобретение относится к устройствам для очистки тонкодисперсных жидкостей при фильтровании в центробежном поле и может найти применение в основных процессах химической технологии, микробиологии и фармакологии, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке сточных вод промышленных производств и коммунальных служб.

В известных конструкциях фильтрующих центрифуг, состоящих из перфорированного ротора с закрепленной на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, скребка, диска, шнека, поршня и т.п. с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом. /Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976, с. 312-350/.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной центробежной силой, что приводит к резкому возрастанию сопротивления и необходимости остановки центрифуги на регенерацию фильтровального материала.

Известна конструкция фильтрующей центрифуги с поршневой выгрузкой осадка, содержащая станину, смонтированный на полом валу ротор, размещенный внутри него толкатель, закрепленный на штоке и установленный внутри вала ротора с возможностью возвратно-поступательного движения, привод вращения ротора, гидроцилиндр с поршнем и золотники с управляющими электромагнитными элементами /авт. св. СССР N 1025455, кл. B 04 B 3/02, 1983/.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности, так как при срезании поршнем осадка частицы тонкодисперсной фазы, уплотненные центробежной силой, вдавливаются в поры фильтровального материала, что резко увеличивает его сопротивление и приводит к необходимости остановки центрифуги на регенерацию фильтровального материала.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится центрифуга для обезвоживания навоза, содержащая корпус, расположенный в нем конусообразный перфорированный ротор, вибратор с приводом, патрубки подачи навоза и слива жидкой фазы и средство для регенерации в виде крыльчатки, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, установленном коаксиально валу ротора, при этом крыльчатка связана с приводом вибратора. /авт. св. СССР N 1395376, кл. B 04 B 3/06, 1988/.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности во времени из-за недостаточной регенерирующей способности крыльчатки удалять частицы тонкодисперсной фазы с боковой перфорированной поверхности ротора, а также сложность конструкции и эксплуатации, связанная с работой вибратора и его привода.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности фильтрующей центрифуги при разделении тонкодисперсных суспензий.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является непрерывная регенерация пор фильтровальной боковой поверхности ротора с использованием эффекта гидроклина, что приводит к повышению производительности фильтрующей центрифуги.

Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующей центрифуге, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, связанном с отдельным приводом, средство для регенерации выполнено в виде валика, имеющего форму овала или многогранника, а его вал установлен параллельно боковой поверхности ротора. Кроме того, вал может быть установлен с эксцентриситетом относительно оси валика.

Установка средства для регенерации боковой поверхности ротора на валу, параллельном этой боковой поверхности, и выполнение его в виде валика, имеющего форму овала или многогранника позволяет создавать в зазоре меду боковыми поверхностями ротора и валика при их вращении высокое пульсирующее противодавление за счет эффекта гидроклина, выдавливающего частицы суспензии из пор перфорации внутрь ротора. Для очистки тонкодисперсных и высоковязких жидкостей с целью повышения регенерирующей способности валика за счет гидроудара целесообразно вал и валик устанавливать относительно друг друга с эксцентриситетом.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предложенного изобретения, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предложенного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в предложенном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, данное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия предложенного изобретения требованию изобретательского уровня проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками предложенного изобретения, результаты которого показывают, что предложенного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками предложенного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 представлен общий вид конструкции фильтрующей центрифуги; на фиг. 2 - осесимметричная установка вала отдельного привода с валиком овальной формы; на фиг. 3 - такая же установка вала отдельного привода с валиком, имеющим форму многогранника; на фиг. 4 - установка вала отдельного привода с эксцентриситетом относительно оси валика овальной формы.

Фильтрующая центрифуга содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, привод вращения ротора 3, патрубки 4 и 5 подачи исходной суспензии и слива жидкой фазы, средство для регенерации боковой поверхности ротора 2 в виде валика 6, установленное на валу 7 параллельно боковой поверхности ротора 2. Валик 6 с валом 7 размещены в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и корпуса 1. Вал 7 связан с отдельным приводом вращения 8. Валик 6 и вал 7 могут быть установлены осесимметрично, как показано на фиг. 2 и 3 или с эксцентриситетом как показано на фиг. 4. Боковая поверхность валика 6 может быть выполнена в виде овала /фиг. 2 и 4/ или многогранника, например, треугольника /фиг. 3/.

Фильтрующая центрифуга работает следующим образом.

Приводы 3 и 8 приводят во вращение ротор 2 и валик 6. По патрубку 4 подается исходная суспензия, которая под действием центробежного поля равномерно распределяется внутри ротора 2 по его боковой перфорированной поверхности.

Под действием центробежного давления жидкая фаза фильтруется через перфорированную поверхность ротора 2, а частицы осадка накапливаются на его внутренней поверхности, при этом мелкие частицы вдавливаются в поры перфорации и заклинивают их. Однако в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и валика 6 за счет эффекта гидроклина создается противодавление, которое выбирает мелкие частицы, застрявшие в порах внутрь ротора 2, одновременно разрушая слой осадка.

Помимо эффекта гидроклина за счет специальной формы валика 6: овальной или многогранной зазор между боковой поверхностью ротора 2 и валика 6 при вращении изменяется, что приводит к дополнительному эффекту гидроудара при пульсациях противодавления в этом зазоре, интенсифицирующему процесс регенерации пор боковой поверхности ротора 2. Таким образом, в течение одного оборота ротора 2 вся его боковая поверхность успевает пройти стадию регенерации. Число пульсаций зависит от формы валика 6. Для овального валика, установленного осесимметрично с валом 7 /фиг. 2/, произойдет за один оборот валика две пульсации противодавления, для треугольного валика 6 - три пульсации противодавления. При установке вала 7 относительно валика 6 с эксцентриситетом /фиг. 4/ пульсации противодавления будут неодинаковые по величине, что увеличивает регенерирующую способность особенно для частиц тонких фракций. Слив жидкой фазы происходит по патрубку 5.

Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующей центрифуги позволяет вести одновременно процессы фильтрования и регенерации, что увеличивает производительность. Уменьшаются затраты времени на остановку и очистку пор боковой фильтрующей поверхности ротора 2 с использованием известных методов: сжатым воздухом, обратным потоком жидкости, вибрацией и т.д. Одновременное использование в устройстве двух эффектов: гидроклина и гидроудара с асимметричной пульсацией давления позволяет развивать высокие противодавления импульсного типа с максимальной величиной до 20-30 атм на локальных участках боковой поверхности ротора 2, происходящих при вращении вблизи поверхности валика 6, что позволяет разделить тонкодисперсные суспензии.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предложенного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении предназначено для использования в химической, нефтехимической, машиностроительной, металлургической, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности, а также при очистке сточных вод промышленных производств и коммунальных служб;
- для предложенного изобретения, в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных и известных средств и методов;
- средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию промышленная применимость.

Устройство предназначено для очистки тонкодисперсных суспензий в различных отраслях промышленности. Центрифуга содержит корпус, перфорированный ротор с приводом и средство для регенерации фильтрующей поверхности ротора. Это средство выполнено в виде валика, имеющего форму овала или многогранника. Валик установлен в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора на валу, параллельном боковой поверхности ротора и связанном с отдельным приводом. Вал может быть расположен эксцентрично оси валика. Непрерывная регенерация пор фильтрующей боковой поверхности ротора с использованием эффекта гидроклина позволяет повысить производительность центрифуги. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, связанном с отдельным приводом, отличающаяся тем, что средство регенерации выполнено в виде валика, имеющего форму овала или многогранника, а его вал установлен параллельно боковой поверхности ротора. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что вал установлен с эксцентриситетом относительно оси валика.