ЦЕНТРИФУГА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СЕКЦИЕЙ РОТОРА Российский патент 2004 года по МПК B04B1/20 B04B3/04 

Настоящее изобретение относится к центрифуге консольного типа, в частности к консольной центрифуге с ситчатым фильтрующим барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой.

Конические центрифуги с решетчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой используются для обезвоживания сгущенных суспензий и уменьшения содержания в них твердых частиц с 40-60% до 80-90% и более (или получения шламового кека с содержанием влаги в пределах 20-10%). Как показано на фиг. 1А, такая центрифуга имеет шнековый транспортер 10, который заключен в ситчатый фильтрующий барабан 12 и вместе с ним находится внутри кожуха 14. Шнековый транспортер 10 и ситчатый барабан 12 расположены консольно на конце корпуса 16, в котором находятся их опоры. При этом и транспортер 10, и ситчатый барабан 12 приводятся во вращение от одного приводного двигателя 20 через редуктор 18, выполненный в виде планетарного зубчатого редуктора с двумя выходными валами или редуктора с циклоидальной зубчатой передачей. Внутрь открытого свободного конца шнекового транспортера 10 входит подающая труба 22, по которой в него подается сгущенная суспензия. Подаваемая в центрифугу суспензия проходит через отверстие (не показано), выполненное в ступице 24 транспортера 10, и попадает на внутреннюю поверхность ситчатого барабана 12. Содержащиеся в суспензии твердые частицы 26 перемещаются спиральной лопастью 30 транспортера 10 по внутренней поверхности барабана 12 к коническому разгрузочному патрубку 28, а получаемый фильтрат сливается через фильтрующие отверстия 32 ситчатого барабана 12.

Поперечное сечение изображенной на фиг.1А центрифуги схематично показано на фиг. 1Б. Обрабатываемая суспензия, которая по трубе 22 подается внутрь приемного конуса 34 транспортера 10, ускоряется по мере ее перемещения (стрелки 36) вдоль транспортера в направлении сливного отверстия, расположенного напротив имеющего минимальный диаметр конца 38 ситчатого барабана 12, к внутренней поверхности которого она прижимается под действием центробежной силы G, достаточной для ее эффективной фильтрации и обезвоживания (стрелки 32) до такой степени, что по истечении некоторого времени остающаяся в порах шламового кека жидкость полностью испаряется. Эффективности процесса обезвоживания способствует постепенное сгущение кека и увеличение прижимающей его к внутренней поверхности ситчатого барабана центробежной силы по мере его движения к разгрузочному отверстию барабана, расположенному в плоскости его максимального диаметра 42. Для удаления посторонних примесей, загрязняющих обезвоживаемые пищевые продукты химикалиями или минералами, можно использовать промывочную жидкость, подаваемую внутрь конического ситчатого барабана 12 в точке, расположенной в зоне его минимального диаметра 38 на небольшом расстоянии от места попадания в барабан обезвоживаемой суспензии. Промываемый шламовый кек окончательно обезвоживается по мере его движения к имеющему максимальный диаметр разгрузочному концу 42 барабана. Сливаемый из ситчатого барабана фильтрат (стрелки 32) и полученный в результате обезвоживания шламовый кек (стрелка 44) собираются в отдельных сборниках (не показаны) для их дальнейшей обработки.

Принципиальное преимущество показанной на фиг.1А и 1Б консольной центрифуги с ситчатым фильтрующим барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой состоит в том, что и шнековый транспортер 10, и барабан 12 выполнены открытыми со стороны переднего конца центрифуги. Такое выполнение транспортера и барабана обеспечивает оператору возможность простого доступа внутрь вращающегося узла центрифуги, который требует постоянного обслуживания и замены изношенных деталей (в частности, сетки, изношенных и сломанных деталей облицовки, шнека, гаек и болтов), и извлечения из центрифуги посторонних предметов, а также постоянного наблюдения за происходящим внутри центрифуги процессом и контроля за режимом ее работы. Еще одно преимущество центрифуги с расположенным консольно ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой связано с наличием в ней только одного подшипникового узла, расположенного на одном конце центрифуги, а не двух подшипниковых узлов, расположенных на разных концах двухопорного ротора. Такое конструктивное выполнение центрифуги снижает ее стоимость. При этом, однако, возникает и определенная проблема, связанная с тем, что допустимая величина опрокидывающего момента ограничивает вес консольно расположенной массы, а также ее расстояние от оси поворотного подшипника или опоры. Кроме того, собственная частота колебаний консольного ротора ограничивает рабочую скорость вращения центрифуги. Еще одним недостатком центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой является необходимость предварительного сгущения суспензии и удаления из нее до подачи в фильтрующий барабан большей части содержащейся в ней жидкости с доведением уровня содержания в ней твердых частиц до 40-60%. Такое сгущение суспензии можно выполнить, например, в гидроциклонах, загустительных баках или с помощью сгущающих ситчатых фильтров, расположенных до обезвоживающей центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой.

В некоторых случаях сгущение и обезвоживание суспензии проводят на одной установке с использованием центрифуги с имеющим фильтрующий ситчатый барабан ротором, как показано на фиг.2. Ротор такой центрифуги, выполненный в виде сплошного цилиндрического ротора 46 с коническим хвостовиком 48, не имеет фильтрующих отверстий и предназначен для сгущения суспензии и получения шламового кека. За коническим хвостовиком ротора расположен примыкающий к нему цилиндрический ситчатый барабан 50, который предназначен для дальнейшего обезвоживания кека и уменьшения количества содержащейся в нем влаги. В имеющей такую конструкцию центрифуге можно обрабатывать разбавленную суспензию с содержанием твердых частиц от 5 до 50%. Такая возможность выгодно отличает подобную центрифугу от простой центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой, в которой можно обрабатывать только сгущенные суспензии, содержание твердых частиц в которых превышает 40%.

Показанная на фиг. 2 центрифуга известной конструкции имеет также шнековый (червячный) транспортер 52, который перемещает твердые частицы кека по винтовой линии вдоль внутренних поверхностей ротора 46, хвостовика 48 и ситчатого барабана 50. Отфильтрованная в роторе от твердых частиц жидкость сливается из осветляющей полости 54 ротора в имеющуюся в корпусе 58 центрифуги камеру или сборник 56. Фильтрат проходит через отверстия ситчатого барабана 50 и попадает в сливную камеру или в выполненный в корпусе 58 сборник 60, а полученный шламовый кек 62 выгружается в камеру или сборник 64 твердых частиц. Обрабатываемая на центрифуге суспензия подается внутрь ступицы 66 червячного транспортера 52 по подводящей трубе 68. Транспортер 52 и ротор 46 вращаются в расположенных на их противоположных концах подшипниках 70 и 72 с разными скоростями и приводятся во вращение через выполненную в виде дифференциала зубчатую передачу 74.

В другой известной конструкции центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой, показанной на фиг.3, ротор имеет цилиндрический ситчатый барабан 76, диаметр которого больше диаметра выполненных без фильтрующих отверстий цилиндрической части 78 ротора и примыкающего к ней хвостовика 80. Первый шнек 82 шнекового транспортера перемещает твердые частицы шламового кека вдоль внутренних поверхностей цилиндрической части 78 ротора и примыкающего к ней хвостовика 80, а второй шнек 84 транспортера перемещает твердые частицы шламового кека по внутренней поверхности ситчатого барабана 76. Шнеки 82 и 84 выполнены со ступицей 86 транспортера за одно целое и вращаются с одной и той же угловой скоростью, которая незначительно отличается от угловой скорости вращения ситчатого барабана 76, цилиндрической части 78 ротора и примыкающего к ней хвостовика 80.

Преимущество центрифуги, показанной на фиг.3, состоит в том, что обезвоживание шламового кека в ситчатом барабане 76 происходит под действием сравнительно высокой центробежной силы. Недостаток этой конструкции заключается в том, что попадающая на сетку барабана 76 фильтруемая суспензия резко ускоряется на сетке, тангенциальная скорость которой намного превышает тангенциальную скорость попадающей на нее суспензии. Такая разница тангенциальных скоростей сопровождается скольжением ускоряющихся твердых частиц суспензии по поверхности сетки и, как следствие этого, повышенным износом барабана 76, прежде всего в тех случаях, когда в суспензии содержатся частицы абразивного материала. Кроме того, можно показать, что движение суспензии в радиальном направлении с определенной скоростью еще больше снижает ее тангенциальную скорость (по закону сохранения количества движения). В результате этого возрастает количество твердых частиц, проходящих вместе с жидкостью через ситчатый барабан 76, и соответственно уменьшается выход центрифуги по количеству получаемого на ней шламового кека. Сопровождающееся трением скольжение частиц по сетке может привести к еще большему уменьшению размера частиц и увеличению количества мелких частиц, которые проходят через отверстия сетки и уносятся вместе с жидкостью из центрифуги. Во всех конструктивных вариантах такой центрифуги с ротором и ситчатым барабаном ротор располагается горизонтально и вращается в двух расположенных на его концах подшипниках 88 (на чертеже показан только один такой подшипник). Стоимость такой центрифуги выше стоимости консольной центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой (фиг. 1А и 1Б), и в отличие от консольной центрифуги оператор не имеет возможности доступа к ее вращающемуся узлу.

На фиг. 4 показан вариант усовершенствованной консольной центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой. Ротор 90 этой центрифуги вместе со шнековым транспортером 92 выполнен консольным и вращается в подшипниках, расположенных в корпусе у имеющего максимальный диаметр цилиндрического участка 92 ротора, внутри которого расположен шнековый транспортер 92. В такой конструкции для уменьшения изгибающего момента, обусловленного консольным расположением ротора, приходится ограничивать длину его сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части 90, а также длину его цилиндрического ситчатого барабана 94. Сравнительно низкая собственная частота такого консольного ротора ограничивает его рабочую скорость вращения. Основными недостатками такого решения, связанными с уменьшением длины консольного участка ротора и снижением его собственной частоты, являются по сравнением с обычной центрифугой такого же диаметра, в которой имеющий ситчатый барабан ротор вращается в двух расположенных на его концах подшипниках, снижение производительности центрифуги, большее содержание влаги в получаемом шламовом кеке и большее количество твердых частиц, содержащихся в отбираемой из центрифуги осветленной суспензии.

Задачей настоящего изобретения является разработка новой и более совершенной центрифуги консольного типа, которая по своей производительности и содержанию влаги в шламовом кеке выгодно отличалась бы от обычной консольной центрифуги.

В настоящем изобретении предлагается центрифуга, содержащая ротор, состоящий из двух частей, первая из которых предназначена для осаждения тяжелой фракции суспензии, а вторая часть - для фильтрации сгущенной тяжелой фракции, расположенный в первой части ротора транспортер, служащий для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части к выходу из нее и подачи сгущенной фракции во вторую часть ротора и имеющий ступицу, с которой соединена вторая часть ротора. Согласно изобретению она снабжена ускорителем для тангенциального ускорения сгущенной тяжелой фракции на входе во вторую часть ротора.

На ступице предпочтительно расположить осевую лопасть транспортера, которая предназначена для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части ротора в направлении ее выхода, а на наружной поверхности первой части ротора закрепить лопасти шнека, которые предназначены для перемещения тяжелой фракции вдоль внутренней поверхности второй части ротора от его входа к выходу для выгрузки.

При этом вторую часть ротора предпочтительно выполнить в виде ситчатого барабана, который, в частности, может быть коническим.

Центрифуга в предпочтительном варианте выполнения имеет опору, на которой консольно установлены ступица транспортера, первая часть ротора и вторая часть ротора.

В предпочтительном варианте выполнения центрифуги первая часть ротора имеет расположенный на выходе канал, а ускоритель - лопасть, выступающую наружу из этого канала в направлении внутренней поверхности второй части ротора.

Предпочтительно наружный конец лопасти загнуть вперед по направлению вращения ротора для придания ускоряемой сгущенной тяжелой фракции дополнительной тангенциальной составляющей скорости.

В центрифуге по изобретению вторая часть ротора может состоять из конической и цилиндрической частей.

В предпочтительном варианте выполнения центрифуги вторая часть ротора представляет собой конический ситчатый барабан, а цилиндрическая часть - цилиндрический ситчатый барабан.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения ускоритель имеет элемент, выравнивающий поток сгущенной тяжелой фракции и равномерно распределяющий ее по большой площади второй части ротора.

Используемый в центрифуге согласно изобретению транспортер может быть выполнен в виде шнекового транспортера для перемещения сгущенной тяжелой фракции, при этом в ступице транспортера расположен дополнительный ускоритель для подаваемой в ротор центрифуги неоднородной смеси, который ускоряет ее в тангенциальном направлении перед тем, как она поступает в расположенную внутри первой части ротора полость, в которой происходит ее осветление.

Транспортер может быть выполнен также в виде шнекового транспортера и на внешней поверхности ступицы транспортера предпочтительно расположить множество осевых лопастей вдоль длины первой части ротора, а на внешних в радиальном направлении краях осевых лопастей закрепить перемещающие сгущенную тяжелую фракцию лопасти, которые имеют в радиальном направлении высоту, составляющую только часть расстояния между внутренней поверхностью первой части ротора и ступицей транспортера.

При этом ускоритель сгущенной тяжелой фракции предпочтительно расположить радиально между первой и второй частями ротора.

В предлагаемой в изобретении центрифуге в коническом ситчатом барабане происходит обезвоживание тонкого слоя шламового кека, который по мере обезвоживания перемещается шнековым транспортером по ситчатой конической поверхности барабана с постепенно увеличивающимся в направлении выхода диаметром. Более эффективному обезвоживанию кека способствует постепенно возрастающая по мере возрастания диаметра конического барабана центробежная сила. Конический фильтрующий ситчатый барабан с большой площадью внутренней поверхности в определенной степени выполняет функции короткого цилиндрического ситчатого барабана консольной центрифуги, показанной на фиг.4,
Предлагаемая в изобретении консольная центрифуга собирается в три этапа. Вначале на место ставится первая половина ступицы транспортера, после чего на нее надевается сплошная не имеющая фильтрующих отверстий часть ротора вместе с расположенным на ее конце коническим ситчатым барабаном. Затем на последнем этапе к установленной на место первой половине цилиндрической ступицы транспортера внутри конического ситчатого барабана крепится подгоняемая к нему вторая половина ступицы транспортера. При сборке центрифуги на всех этапах путем совмещения осей соответствующих деталей регулируется в пределах заданных допусков минимальный зазор между внешним краем лопасти шнека и конической стенкой ротора.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения конический ситчатый барабан крепится к транспортеру, в частности к его свободному заднему концу, и вращается вместе с транспортером с одной и той же угловой скоростью. Кроме того, в этом варианте конический ситчатый барабан вытянут в осевом направлении от своего входного конца к опоре центрифуги. При этом внутри конического ситчатого барабана оказывается расположенной по крайней мере некоторая часть сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора, в частности его коническая часть.

Выполненная по этому варианту изобретения центрифуга обладает всеми преимуществами центрифуги со сплошным не имеющим фильтрующих отверстий ротором и коническим ситчатым барабаном со шнековой выгрузкой. Развернутый в сторону опоры центрифуги ситчатый барабан позволяет уменьшить возникающий в центрифуге опрокидывающий момент, создаваемый консольным расположением ротора и шнека. При этом ситчатый барабан можно выполнить более длинным, чем в обычной консольной центрифуге, в которой он расположен на сравнительно большом расстоянии от опоры ротора.

В этом варианте изобретения на наружной поверхности сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора расположены лопасти шнекового транспортера, ориентированные таким же образом, что и лопасти шнекового транспортера, расположенные внутри сплошного ротора. Сплошной не имеющий фильтрующих отверстий ротор и приваренные к его наружной поверхности лопасти шнекового транспортера вращаются со скоростью, отличающейся от скорости вращения ступицы шнекового транспортера и ситчатого барабана, что обеспечивает при непрерывной выгрузке шламового кека возможность регулировать время нахождения твердых частиц обрабатываемой на центрифуге суспензии в сплошном не имеющем фильтрующих отверстий роторе и в фильтрующем ситчатом барабане.

Другой отличительной особенностью центрифуги, выполненной по этому варианту изобретения, является наличие в ней ускорителя обрабатываемой в центрифуге суспензии, который расположен у выходного конца первой конической части ротора и предназначен для тангенциального (а не радиального) ускорения в направлении вращения сгущенной суспензии с содержанием твердых частиц 40-60%, которая движется от заднего конца первой конической части ротора к переднему концу второй конической части ротора. Этот ускоритель выполнен в виде лопасти, расположенной в канале, по которому сгущенная суспензия поступает из первой конической части ротора в его вторую коническую часть, и выступающей из этого канала наружу в направлении внутренней поверхности второй конической части ротора. Для создания дополнительной составляющей (и увеличения) тангенциальной скорости сгущенной суспензии на входе во вторую коническую часть ротора наружный конец лопасти можно выполнить загнутым в направлении вращения ротора.

Ускоритель обрабатываемой в центрифуге суспензии можно также установить в ступице, использовав его для тангенциального ускорения относительно разбавленной суспензии, содержащей 5-30% твердых частиц, до того, как она попадет из ступицы внутрь заполненной суспензией полости сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора, до скорости вращения, по крайней мере приблизительно равной скорости вращения ротора. Использование такого ускорителя обрабатываемой в центрифуге разбавленной суспензии исключает скольжение содержащихся в ней твердых частиц по поверхности ротора и возникновение турбулентности в заполненной разбавленной суспензией внутренней полости ротора и способствует мгновенному воздействию на попадающую в эту полость суспензию поля центробежных сил, под действием которых происходит отделение от жидкости взвешенных в ней твердых частиц. Другой ускоритель обрабатываемой в центрифуге суспензии, расположенный на выходе из первой конической части ротора, исключает скольжение сгущенной суспензии по внутренней имеющей большой диаметр поверхности ситчатого барабана, снижает его износ, связанный с трением и скольжением по нему твердых частиц, и ограничивает унос из шламового кека вместе с жидкостью мелких твердых частиц. Мгновенное воздействие на фильтруемую суспензию поля центробежных сил повышает эффективность использования поверхности ситчатого барабана для объемной фильтрации поступающей в него суспензии. Наличие в центрифуге двух ускорителей увеличивает производительность центрифуги и повышает качество конечного продукта (меньшее содержание влаги в шламовом кеке, более высокая степень извлечения из обрабатываемой на центрифуге суспензии содержащихся в ней твердых частиц).

Другой отличительной особенностью настоящего изобретения является наличие расположенного на свободном или выходном конце второй конической части ротора цилиндрического ситчатого барабана.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является также наличие на ступице транспортера множества по существу осевых лопастей, длина которых практически не отличается от длины сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части ротора (шламоотделителя) и к внешним, если смотреть в радиальном направлении, концам которых крепятся образующие шнек транспортера лопасти, которые при этом перекрывают только часть расстояния от внутренней поверхности сплошного ротора до ступицы транспортера. Лопасти, образующие шнек транспортера, изготавливаются из листовой резины в виде сегментов, которые крепятся к осевым лопастям ступицы. Выполненный таким образом транспортер обладает достаточно высокой жесткостью и одновременно позволяет уменьшить расположенную консольно вращающуюся массу. Осевые лопасти, которые погружены в осветленную суспензию, способствуют образованию внутри ротора осевого потока осветленной суспензии и уменьшают унос из центрифуги твердых частиц из образующейся внутри этой части ротора сгущенной суспензии, которая перемещается транспортером вдоль винтовых каналов, образованных соседними лопастями шнека.

В принципе вместе с лопастями из резины можно использовать и жесткие лопасти, закрепленные на ступице транспортера.

В еще одном варианте настоящего изобретения конический ситчатый барабан предлагаемой в нем центрифуги крепится своим передним концом к свободному или заднему концу первой конической части ротора и расположен в осевом направлении на конце ротора на определенном расстоянии от первой конической части ротора, сплошного ротора и опоры центрифуги.

Предлагаемая в настоящем изобретении консольная центрифуга, в которой та часть ротора, в которой происходит отложение содержащихся в суспензии твердых частиц, и сплошная не имеющая фильтрующих отверстий часть ротора, которая предназначена для осветления суспензии, находятся внутри ситчатого барабана ротора, имеет сравнительно низкую стоимость и может работать в тяжелом режиме и при этом обладает такими принципиальными преимуществами, как небольшие габариты и простота обслуживания. Такая центрифуга с расположенными один внутри другого основными элементами ротора имеет по сравнению с конструкциями существующих центрифуг большую поверхность ситчатого фильтрующего барабана и большую по размерам часть ротора, в которой происходит осветление исходной суспензии.

В предлагаемой в изобретении консольной центрифуге с ситчатым барабаном, внутри которого расположены та часть ротора, в которой происходит постепенное уменьшение толщины образующегося внутри ротора слоя содержащихся в сгущенной суспензии твердых частиц, и сплошная не имеющая фильтрующих отверстий часть ротора, которая предназначена для осветления суспензии, можно обрабатывать разбавленные суспензии, при этом исключается необходимость в использовании специального оборудования для предварительного сгущения суспензии, которое обычно применяется в подобного рода установках. Уникальная конструкция предлагаемой в изобретении центрифуги позволяет повысить производительность центрифуги по количеству выделяемых на ней из суспензии твердых частиц, уменьшить содержание влаги в получаемом шламовом кеке и значительно повысить степень разделения обрабатываемой на ней суспензии. Отличительной особенностью такой центрифуги является объединение в один компактный узел сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора и ситчатого барабана с непрерывной шнековой выгрузкой или конического горизонтального ситчатого барабана.

Изобретение далее поясняется в виде отдельных вариантов выполнения центрифуги с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг. 1А - общий вид в аксонометрии с местным вырывом известной консольной кольцевой центрифуги с непрерывной шнековой выгрузкой,
на фиг.1Б - схема показанной на фиг.1А центрифуги, поясняющая принцип ее работы,
на фиг.2 - продольный разрез известной центрифуги с ситчатым барабаном и ротором с двумя расположенными на его противоположных концах опорами,
на фиг.3 - продольный разрез другой известной центрифуги с ситчатым барабаном и ротором с двумя расположенными на его противоположных концах опорами,
на фиг.4 - продольный разрез известной консольной центрифуги с ситчатым барабаном, которая работает вместе с установленным до нее вспомогательным аппаратом для предварительного сгущения суспензии,
на фиг.5 - продольный разрез части предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг.6 - продольный разрез части другой предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг. 7 - продольный разрез части еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг. 8 - общий вид ускорителя осветленной суспензии, используемого в центрифуге по фиг.6,
на фиг. 9 - продольный разрез части еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг. 10 - продольный разрез части еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг. 11 - продольный разрез части еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном,
на фиг. 12 - продольный разрез части еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном, и
на фиг. 13 - поперечное сечение центрифуги плоскостью XIII-XIII по фиг. 12.

Показанная на фиг. 5 консольная центрифуга с коническим ситчатым барабаном имеет червячный, или шнековый, транспортер 100 и ротор 102, которые консольно вращаются в подшипниках, расположенных в опоре 104.

Ротор 102 имеет по существу цилиндрическую сплошную не имеющую фильтрующих отверстий часть 106, внутри которой по всей ее длине проходит ступица 108 транспортера 100. Ротор 102 также имеет сплошную не имеющую фильтрующих отверстий первую коническую часть 110, которая консольно соединена с дальним от опоры 104 свободным, или задним, концом сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части 106. Коническая часть 110 ротора, в которой происходит постепенное уменьшение толщины слоя твердых частиц, образующегося на внутренней поверхности ротора, по мере удаления от сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части 106 ротора и его опоры 104 выполнена сужающейся в направлении оси 112 транспортера 100 и ротора 102. Вторая коническая часть 114 ротора, выполненная в виде конического ситчатого барабана или корзины, соединена своим передним концом с задним, т.е. противоположным по отношению к сплошной цилиндрической части ротора, концом сплошной не имеющей фильтрующих отверстий конической частью 110 ротора. Конический ситчатый барабан 114 выполнен в виде конуса, расширяющегося от оси 112 по мере удаления от свободного или заднего конца сплошной не имеющей фильтрующих отверстий конической части 110 ротора.

Транспортер 100 имеет множество расположенных внутри сплошной не имеющей фильтрующих отверстий цилиндрической части 106 ротора спиральных лопастей 116, которые закреплены на внешних кромках множества осевых лопастей 118, жестко закрепленных на ступице 108 транспортера. Лопасти 116 транспортера, высота которых в радиальном направлении составляет только часть расстояния между внутренней поверхностью сплошной не имеющей фильтрующих отверстий цилиндрической части 106 ротора и ступицей 108 транспортера, изготавливаются в виде сегментов из листовой резины, которые крепятся к лопастям 118. Такая конструкция транспортера 100 обеспечивает его необходимую жесткость и одновременно позволяет уменьшить расположенную консольно вращающуюся массу центрифуги. Лопасти 118, которые погружены в слой 120 осветленной суспензии, способствуют осевому движению осветленной суспензии и уменьшают унос из центрифуги твердых частиц из образующегося внутри ротора отстоя или сгущенной суспензии, которая перемещается вдоль винтовых каналов, образованных соседними лопастями шнекового транспортера.

Внутрь ступицы 108 входит труба 122, через которую в центрифугу подается относительно разбавленная неоднородная смесь (суспензия) твердых частиц и жидкости, содержание твердых частиц в которой составляет 5-50%. Транспортер 100 имеет расположенный в ступице 108 ускоритель 124 подаваемой в центрифугу суспензии, благодаря наличию которого тангенциальная скорость суспензии становится по существу равной тангенциальной скорости внутренней в радиальном направлении поверхности осветленной суспензии, которая образуется во внутренней полости 120 ротора. Ускоритель 124 имеет распределитель 126 потока, в который поступает подаваемая в центрифугу суспензия и который направляет ее в выполненные в большом количестве в ступице 108 и предназначенные для прохода суспензии внутрь ротора впускные отверстия или каналы 128. В распределителе 126 можно использовать большое количество осевых лопастей (не показаны), которые придают протекающей через распределитель суспензии до ее истечения из впускных отверстий 128 определенную тангенциальную составляющую скорости. Ускоритель 124 имеет также большое количество расположенных внутри ступицы 108 в отверстиях 128 направляющих перегородок 130, препятствующих поворотному ускорению суспензии. В ускорителе 124 можно также использовать большое количество лопастей (не показаны), выходящих наружу из впускных отверстий 128 и при необходимости один или несколько выравнивающих поток суспензии элементов (не показаны), которые расположены между впускными отверстиями 128 и заполненной осветленной суспензией внутренней полостью 120 ротора и которые равномерно распределяют поток суспензии, вытекающей из каждого впускного отверстия 128. Более подробно конструкция такого ускорителя описана в патентах US 5551943, 5632714 и 5520605, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок.

Во время работы показанной на фиг.5 консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном осветленная суспензия вытекает из внутренней полости 120 ротора через отверстие 132 и сливается в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 134, а твердые частицы шламового кека перемещаются лопастями 116 транспортера 100, как показано стрелками 136, по внутренним поверхностям сплошной не имеющей фильтрующих отверстий цилиндрической части 106 ротора, конической части 110 и конического ситчатого барабана, или корзины 114. По всей длине конического ситчатого барабана 114 через имеющиеся в нем фильтрующие отверстия из ротора 102 сливается показанный стрелками 140 фильтрат, который собирается в имеющемся в корпусе сборнике 138. Получаемый в центрифуге шламовый кек выгружается из конического ситчатого барабана 114 или корзины ротора у ее свободного внешнего края или кромки 142 и собирается, как показано стрелкой 146, в имеющемся в корпусе центрифуги сборнике 144.

Показанная на фиг.5 консольная центрифуга с коническим ситчатым барабаном собирается в три этапа. Вначале на место ставится первая половина 148 ступицы 108 вместе с закрепленными на ней лопастями (для конструкции с неразъемным соединением лопастей со ступицей), после чего на нее надевается сплошная не имеющая фильтрующих отверстий цилиндрическая часть 106 ротора и расположенная на ее конце сплошная не имеющая фильтрующих отверстий коническая часть 110, к которой затем крепится конический ситчатый барабан 114. Затем на последнем этапе внутрь конического ситчатого барабана 114 устанавливается подгоняемая к нему в осевом направлении вторая половина ступицы транспортера с закрепленными на ней лопастями (для конструкции с неразъемным соединением лопастей со ступицей).

Показанная на фиг. 6 консольная центрифуга с коническим ситчатым барабаном имеет шнековый или червячный транспортер 150 и сплошной не имеющий фильтрующих отверстий ротор 152, которые вращаются консольно в опоре 154, в которой расположены зубчатый редуктор, подшипники, двигатель и шкивы ременной передачи (не показаны). Ротор 152 имеет по существу цилиндрическую сплошную не имеющую фильтрующих отверстий часть 156, внутри которой расположена ступица 158 транспортера 150. Сплошную часть 156 ротора можно также выполнить не цилиндрической, а конической с увеличивающимся по мере приближения к опоре диаметром (см. фиг.11 и 12). Ротор 152 имеет также первую консольно расположенную на дальнем от опоры 154 свободном, или заднем, конце его цилиндрической части 156 сплошную не имеющую фильтрующих отверстий коническую часть 160. Коническая часть 160 ротора, в которой происходит постепенное уменьшение толщины образующегося внутри ротора слоя сгущенной суспензии, имеет форму конуса, сужающегося по мере удаления от первой сплошной части 156 ротора и его опоры 154 в направлении оси 162 транспортера 150 и ротора 152. Вторая коническая часть 164 ротора, которая выполнена в виде конического ситчатого барабана или корзины, крепится своим передним концом к дальнему от опоры 154 свободному или заднему концу консольной ступицы 158 транспортера. В этом варианте центрифуги ситчатый барабан 164 вращается с той же угловой скоростью, что и ступица 158, которая отличается от угловой скорости вращения сплошной части 156 ротора и его конической части 160. Конический ситчатый барабан 164 выполнен расширяющимся в направлении движения проходящей через него суспензии, и по мере удаления от свободного конца консольной ступицы 158 расстояние от его стенки до оси 162 вращения постепенно возрастает.

Транспортер 150 имеет большое количество винтовых лопастей 166, которые на участке части 156 ротора крепятся к радиально внешним кромкам множества осевых лопастей 168, которые жестко соединены со ступицей 158 транспортера. Лопасти 166 транспортера, высота которых в радиальном направлении составляет только часть расстояния между внутренней поверхностью сплошной части 156 ротора и ступицей 158 транспортера, изготавливаются из листовой резины в виде сегментов, которые крепятся к лопастям 168. Преимущества лопастей 168 и их назначение подробно рассмотрены выше при описании лопастей 118.

Внутрь ступицы 158 входит труба 172, через которую в центрифугу подается относительно разбавленная неоднородная смесь (суспензия) твердых частиц и жидкости, содержание твердых частиц в которой составляет 5-50%. Транспортер 150 имеет расположенный в ступице 158 ускоритель 174 подаваемой в центрифугу суспензии, благодаря наличию которого тангенциальная скорость суспензии становится по существу равной (или большей) тангенциальной скорости радиально внутренней поверхности осветленной суспензии, которая образуется во внутренней полости 170 ротора. Ускоритель 174 имеет распределитель 176 потока, в который поступает подаваемая в центрифугу суспензия и который направляет ее в выполненные в большом количестве в ступице 158 и предназначенные для прохода суспензии внутрь ротора впускные отверстия или каналы 178. В распределителе 176 можно использовать большое количество осевых лопастей (не показаны), которые придают протекающей через распределитель суспензии до ее истечения из впускных отверстий 178 определенную тангенциальную составляющую скорости. Ускоритель 174 имеет также большое количество расположенных внутри ступицы 158 в отверстиях 178 направляющих перегородок 180, препятствующих поворотному ускорению суспензии. В ускорителе 174 можно также использовать большое количество лопастей (не показаны), выходящих наружу из впускных отверстий 178 и при необходимости один или несколько выравнивающих поток суспензии элементов, которые расположены между впускными отверстиями 178 и заполненной осветленной суспензией внутренней полостью 170 ротора и которые равномерно распределяют поток суспензии, вытекающей из каждого впускного отверстия 178. Подробно конструкция такого ускорителя описана в патентах US 5551943, 5632714 и 5520605, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок.

К наружной поверхности конической части ротора 160 и к наружной поверхности сплошной части 156 ротора крепятся лопасти 182 или рабочие элементы шнека, которые предназначены для перемещения шнеком твердых частиц вдоль внутренней поверхности конического ситчатого барабана или корзины 164 к расположенному на его конце отверстию 184, через которое, как показано стрелками 186, из барабана выгружается получаемый в нем шламовый кек. Лопасти транспортера или рабочие элементы 182 шнека вращаются в том же направлении, что и лопасти 166 транспортера, расположенные внутри сплошного ротора 152. Сплошная часть 156 ротора и его коническая часть 160, а также лопатки или рабочие элементы 182 шнека, приваренные к наружным поверхностям этих частей ротора, вращаются со скоростью, которая отличается от скорости вращения ступицы 158 транспортера и ситчатого барабана 164, что обеспечивает непрерывную выгрузку из центрифуги отделяемых в ней от осветленной суспензии твердых частиц и позволяет регулировать время нахождения твердых частиц суспензии в сплошной части 156 ротора и в его ситчатом барабане 164.

В коническом ситчатом барабане 164 происходит обезвоживание сгущенного кека, который по мере перемещения в направлении разгрузочного края 184 барабана движется по внутренней поверхности барабана с непрерывно увеличивающимся диаметром. Обезвоживанию кека способствует и постепенно увеличивающаяся по мере его перемещения по поверхности расширяющегося конуса центробежная сила, которая возрастает с увеличением диаметра конуса.

Консольная центрифуга, показанная на фиг.6, собирается в три этапа. Вначале к выходящему из опоры 154 первому ведущему валу 155, который соединен с шлицевым валом 155а зубчатого редуктора, крепится ступица 158 вместе с расположенными на ней лопастями 166 транспортера. Затем ко второму ведущему валу 157, выходящему из опоры 154 (в которой расположены зубчатая передача, подшипники, двигатель и ременная передача), крепится сплошная часть 156 ротора и его коническая часть 160 вместе с расположенными на них лопастями или рабочими элементами 182 шнека транспортера. После этого к свободному концу расположенной консольно ступицы 158 крепится конический ситчатый барабан 164. Необходимо подчеркнуть, что зазоры между лопастями 166 транспортера и внутренними поверхностями сплошной части 156 ротора и его конической части 160, а также между лопастями транспортера или рабочими элементами 128 шнека и внутренней поверхностью конической части ротора или ситчатого барабана 164 можно регулировать путем совмещения осей соответствующих деталей центрифуги.

Следует отметить, что в вариантах, показанных на фиг.6 и 7, внутри конической части или ситчатого барабана 164 ротора расположены по крайней мере выполненная в виде конуса часть 160 ротора и частично его сплошная часть 156. Расположение конической части, или ситчатого барабана, 164 ротора между задним концом расположенной внутри него сплошной части 156 ротора и опорой 154 позволяет уменьшить опрокидывающий момент, возникающий в центрифуге из-за консольного расположения ротора. При таком выполнении ротора его конический ситчатый барабан 164 можно выполнить более длинным, чем в консольных центрифугах, в которых конец ситчатого барабана расположен в плоскости ротора, максимально удаленной от его опоры.

На заднем конце конической части ротора, или ситчатого барабана, 164 можно закрепить дополнительный цилиндрический ситчатый барабан 188. В этом случае на наружной поверхности сплошной части 156 ротора необходимо иметь соответствующее количество показанных на чертежах пунктирными линиями закрепленных на ней лопастей или винтовых рабочих элементов 189 шнека, предназначенных для перемещения твердых частиц шламового кека вдоль внутренней цилиндрической поверхности ситчатого барабана 188 к расположенному на его конце (не обозначенному на чертежах) отверстию для выгрузки из барабана полученного в центрифуге шламового кека. Лопасти или рабочие элементы 189 шнека вращаются в том же направлении, что и лопасти 166 транспортера, расположенные внутри сплошной части 156 ротора. Наличие в центрифуге дополнительного цилиндрического ситчатого барабана 188 позволяет увеличить продолжительность нахождения кека внутри ситчатой части ротора с целью промывки кека и его последующего обезвоживания.

Центрифуга, показанная на фиг.6, имеет еще один ускоритель 190 обрабатываемой в ней суспензии, который расположен в конце конической сплошной части 160 ротора и предназначен для тангенциального ускорения сгущенной суспензии с содержанием твердых частиц 40-60%, которая поступает из заднего конца конической сплошной части 160 ротора в переднюю (имеющую меньший диаметр) часть ситчатого барабана 164. Этот ускоритель 190 обрабатываемой в центрифуге суспензии расположен в конце конической сплошной части 160 ротора внутри отверстия или канала 192, по которому сгущенная суспензия попадает из сплошной части 160 ротора в ситчатый барабан 164. Показанный на фиг.8 ускоритель 190 выполнен в виде лопасти 196, которая выходит из канала 192 наружу в направлении внутренней поверхности ситчатого барабана 164. Один конец 198 лопасти 196 отогнут в направлении вращения лопасти и создает дополнительную тангенциальную составляющую скорости сгущенной суспензии (разгоняет суспензию), которая, обтекая лопасть, попадает с увеличенной скоростью в переднюю часть ситчатого барабана 164. В ускорителе 190 можно использовать выравнивающий поток суспензии элемент 200, который распределяет суспензию по сравнительно большому по площади участку поверхности ситчатого барабана 164. Кроме того, в ускорителе 190 можно использовать боковые стенки (не показаны), обеспечивающие радиальное ускорение протекающего между ними потока тяжелой фракции суспензии. Эти боковые стенки вместе с лопастью 196 образуют внутри ускорителя каналы П-образной формы. Принцип действия такого ускорителя 190 обрабатываемой в центрифуге суспензии и его конструктивные особенности подробно рассмотрены в патентах US 5551943, 5632714 и 5520605, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок. Очевидно, что для специалистов в данной области создание на базе ускорителей, описанных в этих патентах, ускорителя, который можно использовать в центрифуге, предлагаемой в настоящем изобретении, представляет собой обычную легко решаемую техническую задачу.

Во время работы консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном, показанной на фиг.6, осветленная суспензия сливается из полости 170 ротора по стрелке 202 в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 204 осветленной суспензии, а твердые частицы шламового кека перемещаются сначала, как показано стрелками 206, вдоль внутренних поверхностей сплошной части 156 ротора и его конической части 160 лопастями 166 транспортера 150 и затем, как показано стрелками 186, вдоль внутренней поверхности конической ситчатой части ротора или барабана 164 лопастями или рабочими элементами 182 шнека. Отделяемый от твердых частиц сгущенной суспензии фильтрат сливается, как показано стрелками 210, из ситчатого барабана 164 ротора 152 по всей его длине в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 208. В завершение полученный в центрифуге после окончательного обезвоживания суспензии шламовый кек выгружается, как показано стрелкой 212, из ситчатого барабана через его разгрузочное отверстие 184 в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 211 шламового кека.

Показанная на фиг.7 консольная центрифуга с коническим ситчатым барабаном в принципе аналогична центрифуге, показанной на фиг.6, но отличается от нее тем, что тяжелая фракция обрабатываемой на центрифуге суспензии попадает из сплошной конической части 160 ротора на вход в его конический ситчатый барабан 164 не через отверстие или канал 192 (фиг.6), а через отверстие или канал 220, выполненное в боковой стенке сплошной конической части ротора. Кроме того, в центрифуге, показанной на фиг.7, имеется ускоритель 216 обрабатываемой в ней суспензии, представляющий собой по существу лопасть 218, вытянутую в окружном направлении и выступающую радиально наружу из канала или отверстия 220 в боковой стенке сплошной конической части 160 ротора. Сборка центрифуги, показанной на фиг.7, практически не отличается от сборки центрифуги, показанной на фиг.6. Позиции, которыми обозначены основные детали центрифуги по фиг.7, соответствуют позициям, которыми обозначены аналогичные детали центрифуги, показанной на фиг.6.

Для уменьшения высоты слоя кека и более эффективного сопровождающегося сливом фильтрата обезвоживания сгущенной суспензии в ситчатых барабанах 114 и 164 используемые в центрифуге шнековые транспортеры выполняются многозаходными с двумя, тремя или четырьмя витками спиральных лопастей 116, 166 и 182. Использование таких многозаходных шнековых транспортеров позволяет также уменьшить количество твердых частиц, содержащихся в осветленной суспензии 120 и 170 в сплошных не имеющих фильтрующих отверстий частях 106 и 156 ротора, в которых происходит сгущение подаваемой в центрифугу суспензии. Для защиты подверженных износу деталей транспортеров 100 и 150, сплошных роторов 106 и 156 и ситчатых роторов/барабанов 114 и 164 на них наносится покрытие из износостойкого материала, такого как карбид вольфрама, карбид кремния, керамика или покрытие из твердого сплава либо иного износостойкого материала.

При необходимости полученную в центрифуге сгущенную суспензию можно промыть, подавая промывочную жидкость на вход в конический ситчатый барабан 114 или 164, который в этом месте имеет минимальный диаметр. Существенным преимуществом предлагаемой в изобретении центрифуги является возможность использования в ней ситчатого барабана, который по своим размерам не отличается от ситчатого барабана обычной центрифуги с ситчатым барабаном и непрерывной шнековой выгрузкой. Поэтому, в частности, показанную на фиг.6 или 7 центрифугу можно получить путем достаточно простой модернизации уже существующей центрифуги с ситчатым ротором и непрерывной шнековой выгрузкой, показанной на фиг.1А и 1Б. Предлагаемая в изобретении центрифуга исключает необходимость в использовании специального оборудования для предварительного сгущения суспензии, с которым работают известные центрифуги с ситчатым ротором и непрерывной шнековой выгрузкой. Следует отметить, что в центрифугах, показанных на фиг. 6 и 7, благодаря меньшему расстоянию от центра масс их вращающихся деталей до опор 104 и 154 сплошные не имеющие фильтрующих отверстий участки 106 и 156 ротора, а также его ситчатые барабаны 114 и 164 можно выполнить существенно более длинными, чем аналогичные элементы центрифуг, показанных на фиг.4 и 5. Еще одно преимущество центрифуг, показанных на фиг.6 и 7, состоит в том, что благодаря большему по сравнению с центрифугой по фиг. 4 диаметру барабана процесс центрифугирования в них происходит под действием больших центробежных сил и что в этих центрифугах ситчатый барабан изнашивается менее интенсивно, чем, например, в центрифуге по фиг.3, повышенный износ ситчатого ротора которой происходит из-за резкого изменения характера движения сгущенного материала на входе в имеющий сравнительно большой диаметр ситчатый барабан.

Выполненная по другому варианту центрифуга с коническим ситчатым барабаном, показанная на фиг.9, имеет червячный или шнековый транспортер 250 и сплошной не имеющий фильтрующих отверстий ротор 252, которые выполнены консольными и вращаются в опоре 254, в которой расположены зубчатая передача, подшипники, двигатель и ременная передача (не показаны). Ротор 252 имеет по существу цилиндрическую сплошную выполненную без фильтрующих отверстий часть 256, внутри которой расположена ступица 258 транспортера 250. Ротор 252 имеет также сплошную выполненную без фильтрующих отверстий первую коническую часть 260, которая консольно соединена с дальним от опоры 254 свободным, или задним, концом цилиндрической части 256 ротора. Коническая сплошная не имеющая фильтрующих отверстий часть 260 ротора, в которой происходит постепенное уменьшение толщины образующегося внутри ротора слоя сгущенной суспензии, выполнена в виде конуса, сужающегося по мере удаления от цилиндрической части 256 ротора и его опоры 254 в направлении оси 262 транспортера 250 и ротора 252.

В центрифуге, показанной на фиг.9, имеется вторая коническая часть 264 ротора, которая выполнена в виде конического ситчатого барабана или корзины и которая приводится во вращение ступицей 258 транспортера, с которой она соединена своим задним концом крестовиной 248. Передний конец ситчатого барабана 264 опирается на свободный конец консольной ступицы 258 транспортера через консольный удлинитель 246 конической части 260 сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора и пару подшипников 244 и 242. В этой центрифуге ситчатый барабан 264 вращается с такой же угловой скоростью, что и ступица 258 транспортера, которая при этом отличается от угловой скорости вращения цилиндрической 256 и конической 260 частей сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора. Конический ситчатый барабан 264 выполнен в виде расширяющегося от оси 262 конуса, диаметр которого увеличивается по мере приближения к его выходному концу и к опоре 254 и удаления от свободного конца консольной ступицы 258 транспортера.

Транспортер 250 имеет большое количество винтовых лопастей 266, которые на участке сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части 256 ротора крепятся к радиально внешним кромкам множества осевых лопастей 268, которые жестко соединены со ступицей 258 транспортера. Лопасти 266 транспортера, высота которых в радиальном направлении составляет только часть расстояния между внутренней поверхностью сплошной части 256 ротора и ступицей 258 транспортера, изготавливаются из листовой резины в виде сегментов, которые крепятся к лопастям 268. Преимущества лопастей 268 и их назначение подробно рассмотрены выше при описании лопастей 118.

Внутрь ступицы 258 входит труба 272, через которую в центрифугу подается относительно разбавленная неоднородная смесь (суспензия) твердых частиц и жидкости, содержание твердых частиц в которой составляет 5-50%. Транспортер 250 имеет расположенный в ступице 258 ускоритель 274 подаваемой в центрифугу суспензии, благодаря наличию которого тангенциальная скорость суспензии становится по существу равной (или большей) тангенциальной скорости внутренней в радиальном направлении поверхности осветленной суспензии 270, которая образуется внутри сплошного ротора. Ускоритель 274 содержит распределитель 276 потока, в который поступает подаваемая в центрифугу суспензия и который направляет ее в выполненные в большом количестве в ступице 258 и предназначенные для прохода суспензии внутрь ротора впускные отверстия или каналы 278. В распределителе 276 можно использовать большое количество осевых лопастей (не показаны), которые придают протекающей через распределитель суспензии до ее истечения из впускных отверстий 278 определенную тангенциальную составляющую скорости. Ускоритель 274 имеет также большое количество расположенных внутри ступицы 258 в соответствующих отверстиях 278 направляющих перегородок 280, препятствующих поворотному ускорению суспензии. В ускорителе 274 можно также использовать большое количество лопастей (не показаны), выходящих наружу из впускных отверстий 278, и при необходимости один или несколько выравнивающих поток суспензии элементов (не показаны), которые расположены между впускными отверстиями 278 и заполненной осветленной суспензией 270 внутренней полостью ротора и которые равномерно распределяют поток суспензии, вытекающей из каждого впускного отверстия 278. Подробно конструкция такого ускорителя описана в патентах US 5551943, 5632714 и 5520605, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок.

К наружной поверхности конической части ротора 260, в которой происходит постепенное уменьшение толщины образующегося внутри ротора слоя сгущенной суспензии, и к наружной поверхности сплошной не имеющей фильтрующих отверстий части 256 ротора, в которой происходит осветление суспензии, крепятся лопасти или спиральные рабочие элементы 282 шнека, которые предназначены для перемещения шнеком твердых частиц вдоль внутренней поверхности конического ситчатого барабана или корзины 264 к расположенному на его конце отверстию 284, через которое, как показано стрелками 286, из барабана выгружается получаемый в нем шламовый кек. Лопасти транспортера или рабочие элементы 282 шнека вращаются в том же направлении, что и лопасти 266 транспортера, расположенные внутри сплошного ротора 252. Сплошная часть 256 ротора и его коническая часть 260, а также лопасти или рабочие элементы 282 шнека, приваренные к наружным поверхностям этих частей ротора, вращаются со скоростью, которая отличается от скорости вращения ступицы 258 транспортера и ситчатого барабана 264, что обеспечивает непрерывную выгрузку из центрифуги отделяемых в ней от осветленной суспензии твердых частиц и позволяет регулировать время нахождения твердых частиц суспензии в сплошной части 256 ротора и в его ситчатом барабане 264.

Центрифуга, показанная на фиг.9, имеет еще один ускоритель 290 обрабатываемой в ней суспензии, который расположен в конце конической сплошной части 260 ротора, в которой происходит постепенное уменьшение толщины образующегося внутри ротора слоя сгущенной суспензии, и предназначен для тангенциального ускорения сгущенной суспензии с содержанием твердых частиц 40-60%, которая поступает из заднего конца конической сплошной части 260 ротора в переднюю (имеющую меньший диаметр) часть ситчатого барабана 264. Этот ускоритель 290 расположен в конце конической сплошной части 260 ротора внутри отверстия, или канала, 292, по которому сгущенная суспензия попадает из сплошной части 260 ротора в ситчатый барабан 264. Ускоритель 29 выполнен в виде лопасти 296, которая выходит из канала 292 наружу в направлении внутренней поверхности ситчатого барабана 264. Один конец (198 по фиг.8) лопасти 196 отогнут в направлении вращения лопатки и создает дополнительную тангенциальную составляющую скорости сгущенной суспензии (разгоняет суспензию), которая, обтекая лопасть, попадает с увеличенной скоростью внутрь ситчатого барабана 264. В ускорителе 290 можно использовать выравнивающий поток суспензии элемент (200 по фиг.8), который распределяет суспензию по большому по площади участку поверхности ситчатого барабана 264, или в другом варианте для устранения возникающей в потоке суспензии неравномерности можно использовать то место ситчатого барабана, в которое подается сгущенная суспензия.

Во время работы консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном, показанной на фиг. 9, осветленная суспензия 270 сливается из ротора по стрелке 302 в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 304 осветленной суспензии. При этом наличие в центрифуге кармана или перегородки 305 препятствует попаданию осветленной суспензии внутрь ситчатого барабана 264. Твердые частицы шламового кека перемещаются сначала, как показано стрелками 306, вдоль внутренних поверхностей сплошной части 256 ротора и его конической части 260 лопастями 266 транспортера 250, а затем, как показано стрелками 286, вдоль внутренней поверхности конической ситчатой части ротора или барабана 264 лопастями или рабочими элементами 282 шнека. Отделяемый от твердых частиц сгущенной суспензии фильтрат сливается, как показано стрелками 310, из ситчатого барабана 264 ротора 252 по всей его длине в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 308. В завершение полученный в центрифуге после окончательного обезвоживания суспензии шламовый кек выгружается, как показано стрелкой 312, из ситчатого барабана через его разгрузочное отверстие 284 в имеющийся в корпусе центрифуги сборник 311 шламового кека.

Показанная на фиг.10 консольная центрифуга с коническим ситчатым барабаном в принципе аналогична центрифуге по фиг.9, но отличается от нее тем, что в ней вместо простого конического ситчатого барабана 264 используется ситчатый барабан, состоящий из двух частей, а именно, конической части 314 и цилиндрической части 316. Осевая протяженность конической части 314 ситчатого барабана по существу совпадает с осевой протяженностью конической части 264 сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора, а осевая длина цилиндрической части 316 ситчатого барабана практически не отличается от осевой длины его цилиндрической части 256. Вместо лопастей 282 в этой центрифуге используются лопасти 318, которые доходят до внутренней поверхности (на чертеже не обозначена) цилиндрической части 316 ситчатого барабана.

На фиг.11 показана еще одна конструкция предлагаемой в изобретении консольной центрифуги с коническим ситчатым барабаном, которая отличается от центрифуги по фиг.9 тем, что в этой центрифуге вместо сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора, состоящего из цилиндрической 256 и конической 260 частей, используется сплошной не имеющий фильтрующих отверстий ротор 320, который по всей своей длине имеет форму конуса. Длина такого сплошного конического ротора 320 в осевом направлении по существу совпадает с длиной ситчатого барабана 264 центрифуги. Лопасти 266 транспортера, которые используются в центрифуге, показанной на фиг.9, в этом варианте заменены лопастями 322, внешние края или кромки которых доходят до внутренней поверхности (на чертеже не обозначена) ротора 320. Кроме того, в этом варианте в ситчатом барабане вместо лопастей 282 используются более короткие лопасти 323.

На фиг.12 показан модифицированный вариант выполнения центрифуги по фиг. 7, при этом вместо сплошного не имеющего фильтрующих отверстий ротора, состоящего из цилиндрической 156 и конической 160 частей, используется сплошной не имеющий отверстий ротор 324, который по всей своей длине имеет коническую форму. Конический ситчатый барабан 164 крепится своим передним (входным) концом к свободному концу консольной ступицы 158 транспортера фланцем 326. При этом ситчатый барабан 164 вращается с такой же угловой скоростью, что и ступица 158 транспортера. Сплошной ротор 324 вращается вокруг оси 162 с угловой скоростью, которая незначительно отличается от угловой скорости вращения ступицы 158. Вместо лопастей 166 и 182 транспортера (фиг.7) в этом варианте используются спиральные лопасти 326 и 328, форма которых соответствует измененной геометрии ротора. Высота лопастей 328 транспортера в радиальном направлении равна расстоянию между ступицей 158 транспортера и внутренней поверхностью (на чертеже не обозначена) сплошного ротора 324. Как показано на фиг. 13, в каждом витке винтовой лопасти 326 шнекового транспортера выполнено от четырех до шести расположенных симметрично по окружности эллиптических отверстий 330, через которые у внутренней границы заполненной сгущенной суспензией внутренней полости 332 ротора в осевом направлении протекает осветленная суспензия. Наличие таких отверстий исключает возможность формирования в образованных лопастями 326 спиральных каналах имеющего высокую скорость потока осветленной суспензии, который может уносить из образующейся внутри ротора сгущенной суспензии содержащиеся в ней твердые частицы. Исходная разбавленная суспензия ускоряется ускорителем 174 и только после этого попадает в заполненную обрабатываемой суспензией внутреннюю полость 332 ротора, в которой происходит ее разделение на осветленную и сгущенную суспензию.

Преимуществом центрифуги, показанной на фиг.12, является увеличенный по сравнению с полостью 170 объем внутренней полости 332 ротора, в которой происходит сгущение (и одновременно осветление) суспензии, обеспечивающий более эффективное выделение из суспензии содержащихся в ней твердых частиц. Центрифуга, показанная на фиг.12, обладает небольшими размерами и занимает мало места. По сравнению с центрифугой, показанной на фиг.7, в транспортере этой центрифуги используются лопасти 328 меньшей высоты и меньшего веса, что позволяет уменьшить вес всего транспортера.

Объем изобретения не ограничен рассмотренными выше конкретными вариантами выполнения предлагаемой в нем центрифуги с указанием конкретных областей ее возможного применения и предполагает возможность внесения в эти варианты различных очевидных для специалистов изменений и усовершенствований, которые при этом не должны выходить за рамки приведенной ниже формулы изобретения. В частности, сплошной не имеющий фильтрующих отверстий конический ротор и конический ситчатый барабан можно выполнить состоящими из нескольких конических частей с разными углами наклона их боковых стенок к оси центрифуги. Аналогичным образом и цилиндрическую часть 188 ситчатого барабана, показанного на фиг.7, можно выполнить конической с уклоном, отличающимся от уклона конической части 164 ситчатого барабана. В центрифуге, показанной на фиг.10, цилиндрическую часть 314 ситчатого барабана можно заменить конической частью с уклоном, отличающимся от уклона его конической части 316. Необходимо отметить, что все варианты предлагаемой в изобретении центрифуги, показанные на приложенных к заявке чертежах и рассмотренные в описании изобретения, представляют собой примеры, лишь иллюстрирующие изобретение с целью раскрыть все его основные особенности, но не ограничивающие его объем.

Изобретение относится к оборудованию для разделения суспензий под действием центробежной силы. Центрифуга содержит ротор, состоящий из двух частей. Первая часть предназначена для осаждения тяжелой фракции суспензии, а вторая часть, выполненная в виде сетчатого барабана, - для фильтрации сгущенной тяжелой фракции. В первой части ротора расположен транспортер, служащий для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части к выходу из нее и подачи сгущенной фракции во вторую часть ротора и имеющий ступицу, с которой соединена вторая часть ротора. На входе во вторую часть ротора размещен ускоритель для тангенциального ускорения сгущенной тяжелой фракции. На ступице расположена осевая лопасть транспортера, которая служит для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части ротора в направлении ее выхода. На наружной поверхности первой части ротора закреплены лопасти шнека, которые предназначены для перемещения тяжелой фракции вдоль внутренней поверхности второй части ротора от его входа к выходу для выгрузки. Изобретение обеспечивает повышение производительности центрифуги и уменьшение содержания жидкости в выделенной тяжелой фракции. 12 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Центрифуга, содержащая ротор, состоящий из двух частей, первая из которых предназначена для осаждения тяжелой фракции суспензии, а вторая часть - для фильтрации сгущенной тяжелой фракции, расположенный в первой части ротора транспортер, служащий для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части к выходу из нее и подачи сгущенной фракции во вторую часть ротора и имеющий ступицу, с которой соединена вторая часть ротора, отличающаяся тем, что она снабжена ускорителем для тангенциального ускорения сгущенной тяжелой фракции на входе во вторую часть ротора.2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что на ступице расположена осевая лопасть транспортера, которая предназначена для перемещения тяжелой фракции вдоль первой части ротора в направлении ее выхода, при этом на наружной поверхности первой части ротора закреплены лопасти шнека, которые предназначены для перемещения тяжелой фракции вдоль внутренней поверхности второй части ротора от его входа к выходу для выгрузки.3. Центрифуга по п.2, отличающаяся тем, что вторая часть ротора выполнена в виде ситчатого барабана.4. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что ситчатый барабан выполнен коническим.5. Центрифуга по п.4, отличающаяся тем, что она также имеет опору, на которой консольно установлены ступица транспортера, первая часть ротора и вторая часть ротора.6. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что первая часть ротора имеет расположенный на выходе канал, а ускоритель - лопасть, выступающую наружу из этого канала в направлении внутренней поверхности второй части ротора.7. Центрифуга по п.6, отличающаяся тем, что наружный конец лопасти ускорителя загнут вперед по направлению вращения ротора для придания ускоряемой сгущенной тяжелой фракции дополнительной тангенциальной составляющей скорости.8. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что вторая часть ротора состоит из конической и цилиндрической частей.9. Центрифуга по п.8, отличающаяся тем, что вторая часть ротора представляет собой конический ситчатый барабан и цилиндрический ситчатый барабан.10. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что ускоритель имеет элемент, выравнивающий поток сгущенной тяжелой фракции и равномерно распределяющий ее по большой площади второй части ротора.11. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что транспортер выполнен в виде шнекового транспортера для перемещения сгущенной тяжелой фракции, при этом в ступице транспортера расположен дополнительный ускоритель для подаваемой в ротор центрифуги неоднородной смеси, который ускоряет ее в тангенциальном направлении перед тем, как она поступает в расположенную внутри первой части ротора полость, в которой происходит ее осветление.12. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что транспортер выполнен в виде шнекового транспортера и на внешней поверхности ступицы транспортера расположено множество осевых лопастей вдоль длины первой части ротора, а на внешних в радиальном направлении краях осевых лопастей закреплены перемещающие сгущенную тяжелую фракцию лопасти, которые имеют в радиальном направлении высоту, составляющую только часть расстояния между внутренней поверхностью первой части ротора и ступицей транспортера.13. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что ускоритель сгущенной тяжелой фракции расположен радиально между первой и второй частями ротора.