ОСАДИТЕЛЬНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 2005 года по МПК B04B13/00 

Изобретение относится к осадительным автоматическим центрифугам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем, например эмульсий, а также суспензий, образующих жидкотекучие осадки, и может быть использовано в химической, пищевой, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Известна осадительная центрифуга, содержащая кожух, ротор, укрепленный на вертикальном валу, и механизм отсоса фугата, содержащий отсосную трубку и маховик для ее перемещения. (1) (Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Промышленные центрифуги. - М.: Химия, 1974, с.292).

Недостатком известной центрифуги является необходимость применения ручного труда при выгрузке фугата с помощью механизма отcoca.

Этот недостаток устранен в горизонтальных автоматических центрифугах.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой осадительной автоматической центрифуге является горизонтальная автоматическая центрифуга со сдвоенным ротором, двумя автономными станциями программного управления и исполнительными органами. Система автоматического управления технологическими операциями (САУ) включает два пульта, две станции управления, два блока электрогидравлических золотников и одну маслонасосную станцию. После операции "Отстой" производится удаление легкой фракции (воды), а затем тяжелой фракции (смолы) механизмом отсоса. Механизм отсоса включает отсосную трубку с заборным соплом и гидравлический цилиндр для ее перемещения. Управление всеми технологическими операциями, в том числе и управление механизмом отсоса осуществляется программным механизмом с несколькими реле времени, входящими в САУ. (2) (Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Промышленные центрифуги. - М.: Химия, 1974, с.38, 69-71). Недостатком конструкций известных центрифуг, цикл которых задается реле времени, является то, что при работе с разделяемой смесью нестабильного состава, т.е. соотношение дисперсной фазы и дисперсионной среды которой изменяется во времени, приходиться перенастраивать реле времени, так как за одно и то же время в роторе будет накапливаться осадок разной толщины, и отсосная трубка либо не выгрузит весь фугат из ротора и часть его попадет в осадок, либо с фугатом выгрузится и часть осадка. Для перенастройки же реле времени необходимо все время отслеживать изменение состава разделяемой смеси.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение четкости выгрузки из ротора сначала фугата, а затем осадка при нестабильном соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среды в исходной смеси.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известная осадительная автоматическая центрифуга, предназначенная для разделения эмульсий или суспензий, образующих при разделении жидкотекучие осадки, на легкую (фугат) и тяжелую (осадок) фракции, содержащая кожух, расположенный в нем ротор, отсосную трубку, установленную в кожухе, и механизированный привод для перемещения отсосной трубки, соединенный электрической связью с системой автоматического управления (САУ) центрифугой, согласно изобретению дополнительно содержит измерительный преобразователь (датчик), вырабатывающий сигнал, пропорциональный одной из физических величин фугата и осадка, например плотности, электрической проводимости, диэлектрической, магнитной или оптической проницаемости, при этом чувствительный элемент датчика установлен в рабочем пространстве ротора с возможностью его переустановки в радиальном направлении относительно стенки ротора и соединен электрической связью с САУ.

Чувствительный элемент датчика (первичный измерительный преобразователь) расположен на штанге с возможностью его переустановки вдоль штанги, а штанга укреплена на кожухе центрифуги.

Чувствительный элемент датчика закреплен на штанге, а штанга соединена с кожухом центрифуги с возможностью ее переустановки относительно кожуха.

Чувствительный элемент датчика может быть выполнен в виде трубки полного напора, соединенной с электроконтактным манометром.

Чувствительный элемент датчика может быть выполнен в виде пьезоэлектрического элемента.

Чувствительный элемент датчика может быть выполнен из двух электродов.

Чувствительный элемент датчика может быть выполнен в виде источника света и фотогальванического элемента.

Чувствительный элемент датчика может быть выполнен в виде магнитного преобразователя.

Кроме того, для остановки отсосной трубки в промежуточном и крайних положениях привод отсосной трубки снабжен концевыми и промежуточными путевыми выключателями (командоаппаратом).

Наличие в роторе датчика, устанавливаемого на любую глубину по отношению к стенке ротора и реагирующего на изменение физических свойств образующихся в роторе фугата и осадка, позволяет задавать (ограничивать) объем осадка, накапливающегося в роторе, и по достижении этого объема автоматически включать привод перемещения отсосной трубки сначала на выгрузку фугата в соответствующую емкость, а по достижении заборным соплом отсосной трубки границы осадка переключать поток, текущий через отсосную трубку, в емкость накопления осадка.

Положение конца отсосной трубки в роторе в крайних и среднем, на границе раздела фракций, положениях задается с помощью путевых - концевых и промежуточных выключателей, установленных по пути перемещения отсосной трубки.

На фиг.1 представлена предлагаемая центрифуга в разрезе.

На фиг.2 представлен разрез по А-А.

На фиг.3 представлен разрез по Б-Б.

Предлагаемая осадительная автоматическая центрифуга состоит из кожуха 1, установленного в нем на вертикальном валу ротора 2, трубы 3 для подвода разделяемой смеси, закрепленной в кожухе 1, трубы 4 для отвода основной доли фугата, переливающегося из ротора 2 через верхний борт, отсосной трубки 5 для выгрузки из ротора 2 продуктов разделения и установленной в кожухе 1, электромеханического привода 6 для перемещения отсосной трубки 5 в радиальном направлении и соединенного электрической связью с системой автоматического управления центрифугой (САУ) (не показана), командоаппарата 7, в который сгруппированы концевые и промежуточные выключатели для ограничения хода трубки 5 в крайних ее положениях, а также для выдачи сигнала на переключение потока с емкости фугата на емкость осадка (не показаны), пустотелой штанги 8, на которой установлен измерительный преобразователь (датчик) 9 с возможностью его переустановки в радиальном направлении относительно стенки ротора 2, при этом либо датчик 9 закреплен на штанге 8 с возможностью его переустановки вдоль штанги 8 и фиксации, либо датчик 9 закреплен на штанге 8 неподвижно, а штанга 8 закреплена на кожухе 1 с возможностью ее переустановки относительно кожуха 1 в радиальном направлении и фиксации ее. Чувствительный элемент датчика 9 расположен в рабочем пространстве ротора 2.

Чувствительный элемент датчика 9 может быть выполнен в виде трубки полного напора (трубки Пито), соединенной с пустотелой штангой 8, к концу которой присоединен электроконтактный манометр (ЭКМ) 10, являющийся составной частью датчика. Для уменьшения гидродинамического сопротивления трубка полного напора имеет форму ромбовидного крыла, в котором выполнено отверстие 11, расположенное навстречу направлению линейной скорости ν ротора 2.

Чувствительный элемент датчика 9 может быть выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, соединенного электрической связью с САУ.

Работа датчиков давления основана на том, что во вращающейся жидкости возникает давление, прямо пропорциональное плотности жидкости, т.е. плотности фугата и осадка.

Чувствительный элемент датчика 9 может быть выполнен в виде элемента, вырабатывающего сигнал, пропорциональный электрической проводимости или диэлектрической проницаемости жидкости. В этом случае чувствительный элемент датчика 9 выполнен в виде двух электродов, соединенных электрической связью с САУ.

Чувствительный элемент датчика 9 может быть выполнен в виде элемента, реагирующего на изменение оптической плотности жидкой среды. В этом случае чувствительный элемент датчика 9 состоит из источника света и воспринимающего этот свет фотогальванического элемента (фотодиода или фоторезистора).

Чувствительный элемент датчика 9 может быть выполнен в виде магнитного преобразователя, реагирующего на изменение магнитной проницаемости среды.

Предлагаемая центрифуга работает следующим образом.

Исходную смесь подают в ротор 2 центрифуги по трубе 3. Под действием центробежного поля ротора 2 смесь разделяется на фракции: фугат 12 и осадок 13. Фугат 12 переливается через борт ротора 2 в кожух 1 центрифуги, откуда отводится по трубе 4.

Чувствительный элемент датчика 9, предварительно установленный на желаемую глубину по отношению к стенке ротора 2, вырабатывает сигнал, пропорциональный одной из физических величин жидкости, например плотности, электрической проводимости, магнитной или оптической проницаемости. Этот сигнал поступает в САУ, которую предварительно настраивают так, чтобы сигнал от воздействия на датчик 9 фугата 12 игнорировался. Например, в случае применения чувствительного элемента датчика 9 в виде скоростной трубки подвижный контакт ЭКМ 10 устанавливают так, чтобы под воздействием давления фугата 12 электрические контакты ЭКМ не замыкались.

При накапливании в роторе 2 осадка 13 граница раздела фракций смещается к центру ротора 2, и когда чувствительный элемент датчика 9 погружается в осадок 13, происходит изменение значения генерируемого датчиком 9 сигнала. Например, увеличение плотности осадка 13 по сравнению с плотностью фугата 12 приводит к увеличению давления и, следовательно, к замыканию контактов ЭКМ 10, т.е. к появлению электрического сигнала, который через САУ включает привод 6 отсосной трубки 5 на выгрузку фугата из ротора 2 в соответствующую емкость. Одновременно с этим САУ выдает сигнал на прекращение подачи смеси по трубе 3.

Когда конец отсосной трубки 5 (заборное сопло) достигнет поверхности осадка 13, промежуточный путевой выключатель командоаппарата 7, положение которого предварительно настраивается в соответствии с положением датчика 9 в роторе 2, выдает сигнал на переключение потока отсосной трубки 5 с емкости фугата на емкость осадка. При достижении заборным соплом отсосной трубки 5 борта ротора 2 срабатывает концевой путевой выключатель командоаппарата 7, который через САУ выдает приводу 6 команду на возврат отсосной трубки 5 в исходное положение, в котором другой концевой путевой выключатель дает команду на выключение привода 6 и возобновление подачи смеси по трубе 3. Цикл работы центрифуги повторяется.

Изобретение относится к осадительным автоматическим центрифугам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем, например эмульсий, а также суспензий, образующих жидкотекучие осадки, и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Центрифуга содержит кожух, расположенный в нем ротор, отсосную трубку, установленную в кожухе, механизированный привод для перемещения отсосной трубки, соединенный электрической связью с системой автоматического управления центрифугой, измерительный преобразователь-датчик, вырабатывающий сигнал, пропорциональный одной из физических величин фугата и осадка, например плотности, электрической проводимости, диэлектрической, магнитной или оптической проницаемости. Чувствительный элемент датчика установлен в рабочем пространстве ротора с возможностью его переустановки в радиальном направлении относительно стенки ротора и соединен электрической связью с системой автоматического управления. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных качеств центрифуги за счет повышения четкости выгрузки из ротора сначала фугата, а затем осадка при нестабильном соотношении дисперсной фазы и дисперсной среды в исходной смеси. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Осадительная автоматическая центрифуга, предназначенная для разделения эмульсий или суспензий, образующих при разделении жидкотекучие осадки, на легкую - фугат и тяжелую - осадок фракции, содержащая кожух, расположенный на нем ротор, отсосную трубку, установленную в кожухе, и механизированный привод для перемещения отсосной трубки, соединенный электрической связью с системой автоматического управления центрифугой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик, вырабатывающий сигнал, пропорциональный величине одного из физических параметров фугата и осадка, при этом чувствительный элемент датчика установлен в рабочем пространстве ротора с возможностью его переустановки в радиальном направлении относительно стенки ротора и соединен электрической связью с системой автоматического управления.2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика установлен на штанге с возможностью его переустановки вдоль штанги, а штанга соединена с кожухом центрифуги.3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика установлен на штанге, а штанга соединена с кожухом центрифуги с возможностью переустановки штанги.4. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен в виде трубки полного напора, соединенной с электроконтактным манометром.5. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен в виде пьезоэлектрического элемента.6. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен в виде двух электродов.7. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен в виде источника света и фотогальванического элемента.8. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен в виде магнитного преобразователя.9. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что для остановки отсосной трубки в промежуточном и крайних положениях привод снабжен промежуточным и концевыми путевыми выключателями - командоаппаратом.