РОТОР ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ЦЕНТРИФУГИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2003 года по МПК C13F1/06 B04B7/08 B04B3/00 

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидких неоднородных систем при помощи центробежных сил и может быть использовано в сахарной промышленности для выделения кристаллического сахара из утфеля.

Известен ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, включающий коническую перфорированную обечайку с днищем, имеющую ребра и расположенные между ними кольцевые каналы, в которых установлен ряд сит, выполненных в виде уложенных по окружности цилиндрических пружин из профилированной проволоки, с образованием порогов (SU 614818, В 04 В 7/16, 15.07.78).

Недостатком данной конструкции является наличие порогов, образованных пружинными ситами, которые препятствуют продвижению продукта, вызывая его скопление перед порогами. Кроме того, мелкая фракция кристаллов сахара может уноситься и накапливаться (оседать) в полости пружин и кольцевых каналов, в результате жидкая фаза фильтруется через увеличенный слой кристаллов, преодолевая сопротивление этого слоя, что значительно снижает интенсивность выделения оттека и снижает производительность центрифуги.

Известен также ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, включающий коническую перфорированную обечайку с днищем и размещенное внутри обечайки щелевидное сито, содержащее каркас из планок в виде усеченного конуса и прикрепленную к нему по спирали проволоку с образованием щелей в осевом и радиальном направлениях. Проволока имеет прямоугольное сечение, а витки ее частично перекрывают друг друга по высоте (SU 566631, В 04 В 7/18, 30.07.77).

Данная конструкция малопригодна для выделения кристаллов из вязких продуктов сахарного производства из-за малого "живого" сечения сита, что в сочетании с высокой вязкостью оттека будет давать невысокое качество кристаллического сахара в результате неполного отделения оттека. Для предотвращения уноса мелких кристаллов сахара зазор между витками должен составлять не более 0,06-0,04 мм. Так как сито образовано витками прямоугольного сечения, то при движении продукта по ситу будет происходить накопление слоя кристаллов перед каждым витком, забивая фильтрующие щели. В поточном движении массы утфеля вязкий оттек будет перетекать поверх витков сита в основном с кристаллической массой, так как для отвода оттека через щели между витками необходимо изменить его направление движения на противоположное.

Ближайшим техническим решением к предложенному ротору является ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, включающий коническую перфорированную обечайку с днищем, имеющую ребра и расположенные между ними кольцевые каналы, ускорительно-разгонную чашу и размещенное внутри обечайки на ребрах щелевидное сито, размеры отверстий которого составляют 0,06-2,2 мм (Гребенюк С.М. Технологическое оборудование сахарных заводов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 г. , с. 390-393). Эти сита изготавливают из никеля методом электролитического осаждения с последующим нанесением на рабочую поверхность слоя хрома. При нормальной эксплуатации срок службы сит составляет 1,5-2,0 месяца. На быстрый износ сит влияют не только истирание их кристаллами, но и деформация, возникающая в следствии больших нормальных сил на роторе, под действием которых сита прогибаются между отдельными ребрами ротора и приобретают волнообразную форму. Образующиеся выступы на сите подвержены большому износу и разрушению. В местах перегибов сита ширина щелевых отверстий неравномерная, что увеличивает унос сахара в оттеки. Производственная эксплуатация центрифуг сопровождается аварийными порывами сита с вынужденными остановками на его замену.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы ротора центрифуги путем увеличения срока службы сита за счет изменения его конструкции, в улучшении качества кристаллического сахара и снижении его содержания в оттеке.

Для достижения этого результата предложенный ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, включающий коническую перфорированную обечайку с днищем, имеющую ребра и расположенные между ними кольцевые каналы, размещенное внутри обечайки на ребрах щелевидное сито и ускорительно-разгонную чашу. Щелевидное сито имеет угол конусности 34-46^o и образовано расположенными по спирали витками проволоки, имеющей в сечении трапецеидальную форму с углами при рабочей грани 25-45^o и 115-135^o, при этом витки проволоки скреплены между собой планками, установленными с образованием каналов для отвода оттека.

На фиг. 1 показан ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, общий вид в разрезе; на фиг.2 и 3 - варианты узла I фигуры 1.

Ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия содержит обечайку 1 с кольцевыми каналами 2 и ребрами 3. В кольцевых каналах имеются отверстия 4 для удаления жидкой фазы. На днище 5 расположена ускорительно-разгонная чаша 6, которая служит также для крепления сита 7 к обечайке ротора внизу. Верхнее прижимное кольцо 8 служит для крепления сита к обечайке ротора сверху. Фильтрующее сито 7 образовано витками проволоки 9 (шпальты) трапецеидального сечения, уложенной по спирали и закрепленной на планках 10, образующих каркас сита. Дренажные каналы 11 образованы пространством между планками 10 и наружной поверхностью сита. Рабочая поверхность сита выполнена гладкой с углом конусности 34-46^o (угол α).

Четырехугольное сечение проволоки 9 (шпальты) обращено одной гранью к рабочей стороне сита. Зазор 12 между витками проволоки равен ширине щелевого отверстия, которое получают после шлифовки и полировки рабочей поверхности сита. Углы при рабочей грани проволоки составляют 25-45^o (угол γ) и 115-135^o (угол β). На фиг.2 показан узел I фиг.1, в случае, когда щелевидные отверстия 12 между гранями соседних витков сита выполнены расширяющимися от рабочего края сита к его наружному краю для предотвращения их засорения, при этом угол между гранями соседних витков составляет 0-25^o (угол ϕ). На фиг.3 показан вариант выполнения узла I фиг.1 с параллельным расположением граней соседних витков, образующих фильтрующую щель сита. При этом верхняя грань каждого витка шпальты ориентирована относительно горизонтальной плоскости под углом 0-25^o (угол ψ).

К ротору центрифуги примыкают сборник оттека 13 и приемник кристаллического сахара 14, размещенные в корпусе 15. Над ротором расположено устройство 16 для подачи утфеля на дно ускорительно-разгонной чаши 6.

Ротор фильтрующей центрифуги работает следующим образом.

С помощью устройства 16 утфель, например, II или III кристаллизации, поступает на дно ускорительно-разгонной чаши 6 ротора центрифуги, получает начальную окружную скорость и под действием центробежной силы движется вверх по ситу. Известно, что угол конусности обечайки ротора определяют в соответствии с физическими свойствами исходной суспензии и осадка, а также в зависимости от состояния рабочей поверхности сита. По сравнению с известными перфорированными фильтрующими ситами предложенное шпальтовое сито оказывает большее сопротивление движению осадка. Поэтому, для сохранения непрерывного движения (без "срыва" и "заклинивания") слоя кристаллов, угол наклона шпальтового сита должен быть увеличен до 34-46^o. Кристаллы сахара продвигаются по ситу до края конического ротора и через прижимное кольцо 8 отводятся в приемник 14. Жидкая фаза в виде оттека проходит в зазор 12 между витками пшальты 9, затем по дренажным каналам 11 поступает в кольцевые каналы 2 между ребрами 3 обечайки и через отверстия 4 отводится из ротора в сборник оттека 13.

Шпальтовое сито обладает адгезионными свойствами, которые выражаются в повышении интенсивности удаления жидкой фазы и ограничении прохождения кристаллов сахара через щелевой зазор 12. При изготовлении сита выбранный диапазон углов γ и β дает возможность получить избирательные свойства фильтрующего сита и стабилизировать движение жидкой и твердой фаз так, что на вершине угла β происходит отрыв кристаллов сахара, но не нарушается поступательное отекание жидкой пленки, которая благодаря адгезионным свойствам пшальты втягивается в щелевой зазор 12. Кристаллы сахара переходят на следующий виток шпальты, а жидкая фаза сползает по верхней грани пшальты под сито, далее по дренажным каналам 11 попадает в кольцевые каналы 2 и выводится через отверстия 4 в сборник оттека 13, Унос мелких кристаллов сахара снижается, а многократное пересечение кристаллами щелевых отверстий сита способствует более полному выделению жидкой фазы и высокой степени разделения утфеля.

Повышение интенсивности удаления жидкой фазы дает возможность использовать сита с более мелкими щелевыми отверстиями, например, вместо 0,06-0,09 мм применять 0,01-0,04 мм. При этом фактическое живое сечение фильтрующего сита снижается с 9 до 2%, а работоспособность сохраняется. Уменьшение ширины щелевых отверстий для обычных конструкций фильтрующих сит является характеристикой, ограничивающей минимальный размер кристаллов, уносимых в оттек. Благодаря определенной ориентации верхней и нижней граней витков шпальты предложенная конструкция обладает свойством не пропускать мелкие кристаллы сахара.

Использование предложенного ротора в фильтрующих центрифугах сахарного производства позволяет:
повысить надежность и безаварийность работы фильтрующих центрифуг непрерывного действия;
повысить срок службы фильтрующего сита до 3-5 лет непрерывной работы;
увеличить выход сахара за счет снижения уноса мелких кристаллов в оттеки на 0,1-0,2%;
снизить цветность сахара на 10-20 усл.ед.

Большой срок службы шпальтовых сит обусловлен изготовлением их из высокопрочной легированной стали.

Предложенный ротор фильтрующей центрифуги рекомендуется к использованию для разделения утфелей промежуточной, последней кристаллизации и аффинационной массы при переработке сахара-сырца и в свеклосахарном производстве.

Изобретение относится к оборудованию для разделения неоднородных систем при помощи центробежных сил и может быть использовано в сахарной промышленности. Ротор включает коническую перфорированную обечайку с кольцевыми каналами, днище, ускорительно-разгонную чашу и фильтрующее щелевидное сито. Обечайка ротора имеет угол конусности 34-46^o. Щелевидное сито образовано расположенными по спирали витками проволоки трапецеидального сечения с образованием горизонтальных щелевидных отверстий между витками. Витки проволоки скреплены между собой при помощи планок, размещенных между ситом и обечайкой с образованием наклонных каналов для отвода оттека. Планки расположены под углом 30-60^o к образующей конуса обечайки в направлении, противоположном вращению ротора. Трапецеидальное сечение проволоки сита обращено большим основанием к рабочей поверхности, а углы при этом основании составляют 25-45^o и 115-135^o. Сито закреплено на обечайке с помощью верхнего прижимного кольца, а в качестве нижнего прижимного кольца используется ускорительно-разгонная чаша. Использование изобретения позволяет повысить срок службы фильтрующего сита до 3-5 лет, увеличить выход сахара на 0,1-0,2% и улучшить его качество. 3 ил.

Ротор фильтрующей центрифуги непрерывного действия, включающий коническую перфорированную обечайку с днищем, имеющую ребра и расположенные между ними кольцевые каналы, размещенное внутри обечайки на ребрах щелевидное сито и ускорительно-разгонную чашу, отличающийся тем, что щелевидное сито имеет угол конусности 34-46^o и образовано расположенными по спирали витками проволоки, имеющей в сечении трапецеидальную форму с углами при рабочей грани 25-45^o и 115-135^o, при этом витки проволоки скреплены между собой планками, установленными с образованием каналов для отвода оттека.