КОНИЧЕСКАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1998 года по МПК B04B3/00 

Изобретение относится к устройствам для обезвоживания суспензий, а именно к фильтрующим коническим центрифугам с инерционной выгрузкой осадка, и может быть использовано в сельском хозяйстве, химической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Известная центрифуга [1] состоит из корпуса, загрузочного устройства, установленного на валу конического ротора и сферической вставки, предназначенной для обеспечения большой скорости поступления обезвоживаемого продукта на фильтрующее сито ротора. Недостатком данной центрифуги является то, что в случае обезвоживания продуктов, образующих осадки с большими значениями коэффициентов трения, скорость подачи продукта со сферической вставки на ротор должна бать очень высокой, чтобы осадок не становился (заклинился) во время своего движения по ротору. Время разделения в этом случае значительно сокращается, что ведет к повышенной влажности получаемого на схеме с ротора осадка. Например, при линейном характере эпюры скоростей вдоль ротора (фиг. 1а) время разделения (обезвоживания) продукта определяется по формуле
t_p = S/U_ocp=S/0,5•(V_o+V_к),
где S - длина образующей поверхности ротора при его высоте (H-h_b) и угле наклона конуса α;
V_ocp - осредненная скорость движения продукта (осадка) по ротору;
V_o - скорость поступления продукта на ротор;
V_к - скорость осадка на сходе с ротора.

Для обеспечения максимально возможного времени разделения скорость V_к на сходе с ротора должна быть равна нулю, в этом случае
t_p.max=S/0,5•V_o.

Как видно из формулы (2), время разделения уменьшается с увеличением скорости V_o и, кроме того, для ее создания требуется установка сферической вставки большой высоты h_в, что ведет к увеличению общих габаритов центрифуги.

Цель изобретения - увеличение времени пребывания продукта на роторе центрифуги и тем самым обеспечение условий для более глубокого обезвоживания получаемого осадка.

Указанная цель достигается тем, что ротор конической центрифуги делается двухступенчатым, при этом перед каждой ступенью устанавливается сферическая вставка. Углы наклона образующих первой и второй ступеней (α₁,α₂) к оси вращения ротора могут быть одинаковыми или различными в зависимости от свойств обезвоживаемого продукта. Кроме того, для увеличения пути фильтрования разделяемого продукта и, следовательно, степени его обезвоживания вторая ступень ротора может быть снабжена жестко закрепленными на ней криволинейными направляющими элементами, выполненными в виде спиральных полос, закрученных в сторону вращения ротора.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Центрифуга состоит из корпуса 4 (фиг. 2), загрузочного устройства 1, первой 2 и второй 6 ступеней фильтрующего ротора, а также первой 7 и второй 5 сферических вставок, вращающихся вместе с ротором. Обезвоживаемый продукт из загрузочного устройства поступает на днище 8 ротора, соединенное с валом 9, первую сферическую вставку 7 и далее под действием составляющей центробежной силы движется к широкому основанию ротора, т.е. к радиусу схода, откуда полученный осадок сбрасывается в кольцевое пространство между корпусом и ротором центрифуги.

Так как длина образующей первой ступени или конуса S₁ меньше чем S (фиг. 1б), то скорость поступления V₀₁ разделяемого продукта с первой сферической вставки высотой h_в1 на фильтрующую поверхность значительно ниже, чем V_o. Если принять во внимание скорость схода продукта с первого конуса V_к1 = 0, то время разделения на этой ступени будет равно
t_p1 = S₁/0,5•V⁰¹=S₁/V_ocp.1
Сходящий с первой ступени ротора продукт попадает на вторую (промежуточную) сферическую вставку, где разгоняется до скорости V₀₂. Так как скорость схода продукта (осадка) со второго конуса V_k2 также равна нулю, то время разделения на нем
t_p2 = S₂/0,5•V₀₂ = S₂/V_ocp.2,
где
C₂ - длина образующей второй ступени ротора.

При одинаковой общей высоте одноступенчатого и двухступенчатого роторов (с учетом высоты сферических вставок) сумма длин образующих первой и второй ступеней S₁ + S₂ будет не меньше длины S образующей одноступенчатого ротора. Это объясняется тем, что, например, для создания скорости V₀₁≈0,5•V₀ требуется установка сферической вставки (поз.7, фиг.2), высота которой (h_в1) не превышает половины высоты h_в вставки на одноступенчатом роторе. Вторая (промежуточная) вставка (поз.5, фиг.2) расположена на большем радиусе, и для разгона продукта до скорости V₀₂≈V₀₁ ей достаточно иметь еще меньшую высоту, чем h_в1. Таким образом, можно утверждать, что h_в1+h_в2≤h_в, и следовательно S₁+S₂≥S при одинаковой общей высоте H обоих роторов (фиг.1).

С учетом того, что каждая из осредненных скоростей V_ocp.1и V_ocp.2 по первой и второй ступеням ротора меньше, чем в одноступенчатом роторе, общее время разделения продукта t_p1+t_p2 будет больше, чем время t_p, определенное по формуле (1). При использовании на второй ступени ротора направляющих элементов (поз.3, фиг.2), осадок, двигаясь вдоль них, удлиняет свой путь по фильтрующей поверхности. При этом время t_p2 и степень обезвоживания осадка увеличиваются.

Использование предлагаемой конической центрифуги позволяет увеличить время разделения продукта и количество отфильтрованной жидкости, а также достичь более глубокой степени обезвоживания получаемого осадка.

Источники информации
В. И.Аснер, В.С. Каминский и др. Конструкция и расчеты фильтрующих центрифуг. М.: Недра, 1976, с. 23...24.

Центрифуга может быть использована в сельском хозяйстве, химической и пищевой промышленности. Коническая центрифуга состоит из корпуса, загрузочного устройства и закрепленного на валу конического ротора, состоящего из двух ступеней. Углы наклона образующих первой и второй ступеней могут быть различными. Для создания необходимой скорости поступления разделяемого продукта на фильтрующую поверхность перед каждой ступенью установлена сферическая вставка. На второй ступени конического ротора для увеличения времени разделения могут быть установлены криволинейные направляющие элементы в виде спиральных полос, закрученных в сторону вращения ротора. 2 ил.

1. Коническая центрифуга, содержащая корпус, загрузочное устройство, сферическую вставку и конический ротор, отличающаяся тем, что ротор сделан двухступенчатым, при этом между первой и второй ступенями устанавливается дополнительная сферическая вставка, а углы наклона образующих этих ступеней к оси вращения ротора могут быть различными в зависимости от свойств обезвоживаемого продукта. 2. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что вторая ступень ротора снабжена жестко закрепленными на ней криволинейными элементами, выполненными в виде спиральных полос, закрученных в сторону вращения ротора.