СВЕРХЦЕНТРИФУГА Российский патент 2000 года по МПК B04B5/02 B04B1/00 

Изобретение относится к разделению многокомпонентных жидких смесей в центробежном поле, а точнее к сверхцентрифугам с высоким фактором разделения и непрерывной разгрузкой продуктов разделения, и может быть использовано в нефтяной, химической, горно-добывающей и других областях промышленности, где требуется высококачественное разделение двух-, трехфазных тонких и коллоидных систем в больших объемах, например, при производстве нефтепродуктов.

Известна центрифуга для разделения суспензий, содержащая ротор, состоящий из радиально расположенных труб, наклоненных к горизонтальной плоскости под углом до 45^o, и снабженный стаканами для суспензии, питатель и сборник легкой фракции, при этом внутри каждой трубы укреплена диаметральная перегородка, выступающая за ее торец и разделяющая трубу на верхнюю полость для подачи суспензии и нижнюю для отвода легкой фракции. Стаканы укреплены на выходе труб и имеют сферические днища (SU 1734861 A1, B 04 B 5/02, 23.05.92).

Недостатки этой центрифуги заключаются в том, что исходная суспензия может быть разделена лишь на две фракции. В ней не обеспечивается также непрерывный вывод тяжелой твердой фракции из стаканов.

Расположение труб ротора под углом 45^o к горизонтальной плоскости не позволяет обеспечить протекание процесса при высоких факторах разделения вследствие возможной деформации труб.

Ближайшим техническим решением к предложенному является сверхцентрифуга, включающая корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, установленный в нем ротор, состоящий из ступицы с кольцевыми камерами для подачи исходной многокомпонентной смеси и удаления жидкой фракции и связанных с ними при помощи подводящих и отводящих каналов радиально расположенных трубчатых разделительных камер, каждая из которых снабжена соосно размещенной в ней подводящей трубкой смеси и средством сбора и отвода твердой фракции, и привод ротора (SU 591228 A, B 04 B 5/02, 18.08.75).

Недостатки центрифуги заключаются в том, что в ней исходная смесь может быть разделена лишь на две фракции. Разделительные камеры в роторе связаны с кольцевыми камерами при помощи трубок, что усложняет конструкцию и ограничивает максимальное число оборотов по прочностным возможностям.

Технический результат изобретения заключается в осуществлении возможности разделения многокомпонентной смеси на три фракции: тяжелый осадок, легкую и тяжелую жидкие фракции с непрерывным их выводом за пределы ротора, упрощении конструкции, позволяющей достигать высоких факторов разделения при высокой производительности и сравнительно небольших оборотах.

Этот результат достигается тем, что в сверхцентрифуге, включающей корпус с загрузочным и разгрузочными патрубками, установленный в нем ротор, состоящий из ступицы с кольцевыми камерами для подачи исходной многокомпонентной смеси и удаления жидкой фракции и связанных с ними при помощи подводящих и отводящих каналов радиально расположенных трубчатых разделительных камер, каждая из которых снабжена соосно размещенной в ней подводящей трубкой смеси и средством сбора и отвода твердой фракции, и привод ротора, в каждой разделительной камере внутри подводящей трубки расположена концентрично с кольцевым зазором для протока жидкости трубка отвода тяжелой жидкой фракции, длина которой превышает длину подводящей. Ступица ротора снабжена кольцевой камерой для отвода этой фракции, и эти кольцевые камеры снабжены установленными в них неподвижно напорными дисками различного диаметра, связанными с отводными трубопроводами разделенных жидких фракций. Трубчатые разделительные камеры непосредственно прикреплены к стенке ступицы, а подводящие и отводящие каналы выполнены в ней.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез центрифуги, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1.

Сверхцентрифуга включает корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками. Внутри корпуса установлен ротор, содержащий ступицу 4 с кольцевыми камерами 5, 6 и 7 для подачи исходной многокомпонентной смеси и удаления разделенных фракций и связанных с ними при помощи подводящих 8 и отводящих 9 каналов радиально расположенных трубчатых разделительных камер 10, каждая из которых снабжена соосно размещенной в ней подводящей трубкой 11 смеси и средством сбора и отвода твердой фракции в виде укрепленного на торцевой части камеры конического насадка 12 с жиклером 13 для выгрузки этой фракции в корпус. В каждой разделительной камере 10 внутри подводящей трубки 11 расположена концентрично с кольцевым зазором 14 для протока жидкости трубка 15 отвода тяжелой жидкой фракции, длина которой превышает длину подводящей. Кольцевые камеры 6 и 7 снабжены установленными в них неподвижно напорными дисками 16 и 17 различного диаметра, связанными с отводными трубопроводами 18 и 19 разделенных жидких фракций со сливными штуцерами 20 и 21. Трубчатые разделительные камеры 10 непосредственно прикреплены к стенке ступицы 4, при этом подводящие 8 и отводящие 9 каналы выполнены в ней. Трубопроводы 18 и 19 одновременно выполняют роль опоры, вокруг которой на подшипниках 23 вращается ротор от привода 24. Для упрощения балансировки ротора снаружи разделительных камер на выходных участках установлены на резьбе балансировочные гайки 25.

Сверхцентрифуга работает следующим образом.

Во вращающийся ротор через патрубок 2 подается исходная многокомпонентная смесь (например, дизельное топливо, загрязненное водой и механическими примесями) в камеру 5, отсюда эта смесь под действием центробежной силы по каналам 8 поступает в кольцевой зазор 14 и межтрубное пространство 26, где происходит интенсивное разделение фракций по удельным весам. Тяжелая твердая фракция оседает у основания конического насадка 12 и по мере его накопления при помощи жиклера 13 выбрасывается в корпус 1 и затем отводится через патрубок 3. Тяжелая жидкая фракция по трубке отвода 15 поступает в кольцевую камеру 6, откуда посредством напорного диска 16 выводится по трубопроводу 18 и штуцеру 20 наружу. Аналогично, легкая фракция по межтрубному пространству 26 и отводящим каналам 9 поступает в кольцевую камеру 7 и через напорный диск 17 выводится из ротора через штуцер 21.

Раздельный вывод тяжелой и легкой жидких фракций из трубчатых разделительных камер 10 обеспечивается за счет разности длин подводящей трубки 11 и трубки 15 отвода тяжелой жидкой фракции.

Конструкция предложенной сверхцентрифуги обеспечивает разделение исходной смеси на большее количество фракций по сравнению с известной и обеспечивает проведение процесса при большем факторе разделения, так как позволяет в значительной мере увеличивать рабочий диаметр ротора.

Изобретение относится к разделению многокомпонентных жидких смесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Сверхцентрифуга включает корпус, установленный в нем ротор, состоящий из ступицы с кольцевыми камерами для подачи исходной смеси и удаления жидких фракций и связанных с ними при помощи подводящих и отводящих каналов радиально расположенных трубчатых разделительных камер, которые прикреплены к стенке ступицы. Каждая из них снабжена соосно размещенной в ней подводящей трубкой смеси и средством отбора и отвода твердой фракции. Внутри подводящей трубки расположена концентрично с кольцевым зазором трубка отвода тяжелой жидкой фракции, длина которой превышает длину подводящей. В кольцевых камерах установлены неподвижно напорные диски различного диаметра. Конструкция центрифуги обеспечивает увеличение количества разделяемых фракций и достижение высокого фактора разделения. 2 ил.

Сверхцентрифуга, включающая корпус с загрузочным и разгрузочными патрубками, установленный в нем ротор, состоящий из ступицы с кольцевыми камерами для подачи исходной многокомпонентной смеси и удаления жидкой фракции и связанных с ними при помощи подводящих и отводящих каналов радиально расположенных трубчатых разделительных камер, каждая из которых снабжена соосно размещенной в ней подводящей трубкой смеси и средством сбора и отвода твердой фракции, и привод ротора, отличающаяся тем, что в каждой разделительной камере внутри подводящей трубки расположена концентрично с кольцевым зазором для протока жидкости трубка отвода тяжелой жидкой фракции, длина которой превышает длину подводящей, при этом ступица ротора снабжена кольцевой камерой для отвода этой фракции и эти кольцевые камеры снабжены установленными в них неподвижно напорными дисками различного диаметра, связанными с отводными трубопроводами разделенных жидких фракций, причем трубчатые разделительные камеры непосредственно прикреплены к стенке ступицы, а подводящие и отводящие каналы выполнены в ней.