ЦЕНТРИФУГА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ОТБОРОМ ПРОДУКТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК B04B11/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких и других взвесей.

Уровень техники.

Аналогом заявляемого устройства является центрифуга (российский патентный документ №2252824), включающая кожух с технологическими патрубками и установленный в нем на валу ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки и крышки. Обечайка расположена с возможностью осевого перемещения, а размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями разделяет внутреннее пространство ротора на две части. Имеется узел трения. Ротор расположен с возможностью осевого перемещения и остановки при вращении вала, оснащен устройством торможения и соединен с валом посредством подшипника скольжения и узла трения для соединения вала с обечайкой. Рабочая поверхность узла трения изготовлена из материала с большим значением коэффициента трения скольжения, например волокнита.

Достоинством этого аппарата является то, что он имеет повышенную производительность.

Недостатком устройства является то, что его конструкция не позволяет регулировать фракционный состав продуктов разделения, нет возможности регулировать производительность аппарата.

Вторым аналогом является центрифуга (российский патентный документ №2252823), содержащая корпус, привод, ротор, приемник твердой и жидкой фазы. В кольцевом цилиндрическом приемнике жидкой фазы на его стенке с внутренней стороны размещены круговые пластины с дуговыми прорезями, а на днище над патрубком для отвода жидкой фазы установлен дефлектор.

Достоинством этого аппарата является то, что улучшается качество получаемых продуктов, предотвращается прорыв аэрозоли жидкой фазы в приемник твердой фазы, улучшаются условия отвода жидкой фазы.

Недостатком устройства является то, что его конструкция не позволяет регулировать фракционный состав продуктов разделения, нет возможности регулировать производительность аппарата.

Прототипом заявляемого устройства является центрифуга для разделения утфеля сахарного производства (RU 2203146) с достижением четкого деления оттеков. Центрифуга содержит кожух, фильтрующий барабан на приводном валу, сегрегатор, выполненный в виде кольца из эластичного материала с возможностью изменения его наружного диаметра, и кольцевую перегородку, установленную на днище кожуха с образованием концентрично расположенных каналов для раздельного отвода оттеков. Кольцо сегрегатора выполнено полым и снабжено патрубком с клапанами для подвода и отвода воздуха. Концентричные каналы содержат средство для подачи пара. Центрифугу следует использовать для центрифугирования утфеля первого продукта, промежуточных продуктов, а также для аффинации желтого сахара последней кристаллизации при переработке сахарной свеклы и сахара-сырца. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы сегрегатора путем обеспечения полного перекрытия периферийного канала, отводящего один из оттеков утфеля

В описанных выше аналогах невозможно достичь регулировки фракционного состава продуктов разделения и невозможно регулировать производительность аппаратов из-за отсутствия в их конструкции узлов, позволяющих это делать.

Раскрытие изобретения.

Задачей изобретения является разработка центрифуги непрерывного действия для разделения жидких и других смесей, конструкция которой позволит:

1. Регулировать фракционный состав продуктов разделения.

2. Регулировать производительность аппарата по сырью.

3. Производить быструю разборку и сборку рабочих частей центрифуги для осуществления регулярных профилактических мероприятий, что необходимо в случае использования центрифуги в пищевой промышленности.

4. Несущей средой сырьевой смеси может быть как жидкость так и газ, а взвешенной фазой могут быть частицы в любом агрегатном состоянии или смесь частиц, которые находятся в разных агрегатных состояниях.

Сущность изобретения состоит в том, что предложенная центрифуга снабжена приводом, позволяющим плавно регулировать частоту вращения рабочего барабана за счет плавного изменения частоты вращения электродвигателя, что позволит регулировать производительность аппарата при различных свойствах разделяемой взвеси в соответствии с потребностями пользователя. При этом рабочий барабан снабжен регулируемыми клапанами отбора продуктов разделения 2 (Фиг.1), которые обеспечивают регулируемую высоту отбора продуктов разделения и их расход, что позволит приспособить аппарат для работы с различным по составу сырьем, причем рабочий барабан может быть снабжен двумя, тремя или более рядами указанных клапанов по числу фракций, которое желает отобрать пользователь, при этом каждый ряд клапанов настраивается на отбор одной из фракций. При этом камеры приема продуктов разделения снабжены эксцентриковыми затворами, а клапаны отбора продуктов разделения состоят из корпуса 16 (Фиг.2), иглы 17 и контргаек 18, причем контргайка иглы имеет коническую резьбу, а ответная резьба на корпусе имеет разрез для компенсации деформаций. Такое устройство клапанов позволит плавно регулировать параметры отбираемых продуктов разделения и надежную работу клапана.

При этом предложенная центрифуга состоит из рабочего барабана 1 (Фиг.1), клапанов барабана 2, приемной камеры тяжелых продуктов разделения 3, приемной камеры легких продуктов разделения 4, приводного шпинделя 5, рамы 6, электропривода с плавной регулировкой частоты вращения 7, трубы подвода сырья 8, штуцера отвода легких продуктов 9, штуцера отвода тяжелых продуктов 10, быстросъемного эксцентрикового затвора 11, муфты компенсационной 12. При этом барабан 1 состоит из обечайки 13, ребер 14, днища 15. При этом сливные клапаны (Фиг.2) состоят из корпусов 16, игл 17, контргаек 18.

Работа центрифуги осуществляется следующим образом:

включается электропривод 7, исходная смесь подается в трубу подвода сырья 8, по которой сырье движется к центру днища 15 рабочего барабана и попадает на ребра 14, посредством которых сырье вовлекается во вращательное движение вместе с барабаном и прижимается центробежными силами к обечайке барабана, где начинается осаждение более тяжелых фракций и всплытие более легких фракций. Под действием вновь поступающего сырья массы взвеси движутся к верхней части барабана вдоль образующих цилиндра барабана. При этом скорость вращения барабана должна быть такой, при которой нижний слой движущейся массы, обогащенной тяжелыми фракциями, не будет смешиваться с верхним слоем, обогащенным легкими фракциями. Однако при этом скорость вращения барабана должна быть такой, при которой взвешенные частицы более тяжелых фракций, в зависимости от потребности пользователя, будут осаждаться на стенки обечайки или не будут осаждаться и продолжат свое движение вверх вдоль стенок барабана. В верхней части барабана расположены клапаны отбора тяжелых и легких фракций. Возможна установка дополнительных рядов клапанов отбора промежуточных фракций. Вращая корпус клапана в резьбовом отверстии обечайки, необходимо настроить желаемую высоту отбора соответствующей фракции. Во время работы центрифуги массы, обогащенные легкими фракциями, сливаются в отверстия клапанов, находящиеся на более высоком уровне, а массы, обогащенные более тяжелыми компонентами, сливаются в отверстия клапанов, расположенные на более низком уровне. При этом центрифуга может быть оснащена двумя, тремя или более рядами клапанов по числу фракций, которые необходимо отбирать. Также при настройке сливных клапанов необходимо установить желаемый расход каждой фракции, вращая иглы 17, прикрывая или открывая этим отверстие канала в корпусе клапана.

Приемные камеры продуктов разделения снабжены быстросъемными эксцентриковыми затворами, предназначенными для быстрого и легкого отъема названных камер для доступа к частям центрифуги, требующим регулярной промывки и стерилизации, что необходимо в пищевой промышленности.

Плавная регулировка частоты вращения барабана может быть осуществлена при установке на аппарат двигателя постоянного тока и соответствующего регулируемого источника питания, позволяющего плавно регулировать частоту вращения ротора двигателя и соответственно рабочего барабана центрифуги. Либо плавная регулировка частоты вращения барабана может быть осуществлена при установке на аппарат асинхронного двигателя с трехфазным питанием от преобразователя частоты, у которого предусмотрена плавная регулировка частоты подаваемого на двигатель электрического переменного тока.

Таким образом, сочетая вышеуказанные регулировки клапанов с регулировкой частоты вращения барабана и расходом сырьевой смеси, можно настроить центрифугу на работу с желаемой производительностью, а также с желаемым расходом каждой отбираемой фракции и желаемым составом каждой отбираемой фракции.

Описанные выше регулировки, при использовании их в комплексе, позволяют гибко приспособить аппарат к изменяющимся условиям работы.

При реализации изобретения могут быть получены следующие результаты:

1. Диапазон регулировки фракционного состава продуктов разделения может быть в пределах от полного отсутствия взвешенных частиц, до максимально возможного их содержания в среде-носителе.

2. Расход каждой отбираемой фракции может быть отрегулирован от нулевого значения до максимальной пропускной способности клапана.

3. Производительность центрифуги можно регулировать от нулевого значения до суммарной пропускной способности всех клапанов отбора продуктов разделения.

4. Центрифугу можно быстро и удобно разобрать и собрать для проведения регулярных профилактических работ, что необходимо в случае использования заявляемого аппарата в пищевой промышленности.

Таким образом, предложенное устройство позволяет достичь эффективного разделения смесей различного происхождения и состава, с возможностью задавать концентрацию взвешенных частиц в продуктах разделения, а так же имеется возможность регулировать количество отбираемых фракций, сочетая регулировки клапанов с регулировкой частоты вращения барабана и расходом сырьевой смеси, можно настроить центрифугу на работу с желаемой производительностью, при этом заявляемый аппарат позволяет гибко приспосабливаться к изменяющимся условиям работы.

Краткое описание прилагаемых фигур.

На фигуре 1 изображен продольный разрез предложенного устройства для разделения смесей.

На фигуре 2 изображен увеличенный фрагмент с фигуры 1, заключенный в окружность, на котором изображены клапаны отвода продуктов разделения.

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких и других смесей, при этом взвешенные частицы могут быть в любом агрегатном состоянии. Центрифуга снабжена приводом, позволяющим плавно регулировать частоту вращения рабочего барабана для регулировки расхода движущихся сред, рабочий барабан снабжен регулируемыми клапанами отбора продуктов разделения. Причем рабочий барабан может быть снабжен двумя, тремя или более рядами указанных клапанов по числу фракций, которые необходимо отбирать. При этом камеры приема продуктов разделения снабжены эксцентриковыми затворами, а клапаны отбора продуктов разделения состоят из корпуса иглы и контргаек. Причем контргайка иглы имеет коническую резьбу, а ответная резьба на корпусе имеет разрез для компенсации деформаций. Задачей изобретения является разработка конструкции центрифуги непрерывного действия, позволяющей регулировать производительность аппарата, фракционный состав продуктов разделения, количество отбираемых продуктов разделения, а также позволяющей быстро и удобно разбирать рабочую часть центрифуги для проведения регулярных профилактических работ, что необходимо в случае использования центрифуги в пищевой промышленности. 2 ил.

Центрифуга для разделения жидких взвесей, отличающаяся тем, что центрифуга снабжена приводом, позволяющим плавно регулировать частоту вращения рабочего барабана для регулировки расхода движущихся сред, рабочий барабан снабжен регулируемыми клапанами отбора продуктов разделения, причем рабочий барабан может быть снабжен двумя, тремя или более рядами указанных клапанов по числу фракций, которое необходимо отбирать, при этом камеры приема продуктов разделения снабжены эксцентриковыми затворами, при этом клапаны отбора продуктов разделения состоят из корпуса иглы и контргаек, причем контргайка иглы имеет коническую резьбу, а ответная резьба на корпусе имеет разрез для компенсации деформаций.