ЦЕНТРИФУГА Российский патент 2009 года по МПК B04B11/02 

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центрифугам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга (RU 2179893 С2, 27.02.2002), содержащая корпус с технологическими патрубками, установленный в корпусе на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: сложность в обеспечении герметичного соединения обечаек после выгрузки осадка из ротора вследствие попадания твердой фазы в уплотнения между обечайками, что приводит к перекосу обечаек ротора и значительной вибрации центрифуги, длительность процесса удаления осадка, большой расход промывной жидкости.

Предлагаемое техническое решение позволяет автоматизировать выгрузку осадка из ротора центрифуги и, следовательно, повысить производительность процесса разделения жидких неоднородных сред, содержащих хрупкие твердые частицы, разрушаемые при механическом воздействии, уменьшить расход промывной жидкости и вероятность попадания разделяемых сред в узлы трения.

Это достигается тем, что предлагаемая центрифуга включает кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из обечайки и крышки, размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части согласно изобретению, диск соединен с трубкой, установленной внутри вала, и насосом для подачи промывной жидкости, при этом диск содержит радиальные каналы, на выходе из которых установлены сопла. При этом отверстие сопла расположено под углом к оси радиального канала в диске. Использование в центрифуге диска с трубкой и радиальными каналами, обеспечивающими подачу промывной жидкости в направлении осадка, находящегося в роторе, позволяет создать условия для выгрузки осадка за счет взмучивания частиц осадка потоком жидкости, поступающей под давлением. Сопла, установленные в каналах, дают возможность регулировать давление и скорость струи, а также направление струи жидкости, воздействующей на слой осадка, находящегося на внутренней стенке ротора.

На фиг.1 представлена центрифуга, разрез вдоль оси; на фиг.2 - сечение отверстия в диске; на фиг.3 - вариант сопла с наклонным отверстием.

Центрифуга состоит из кожуха 1 с патрубками 2, 3 и 4 соответственно для ввода исходной суспензии, вывода очищенной жидкости и осадка, размещенный на валу 5 ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки 6 и конической крышки 7. Внутри ротора на валу 5 установлен диск 8, соединенный с трубкой 9, проходящей внутри вала. На поверхности диска укреплены лопасти 10. Диск делит внутренний объем ротора на две зоны: зону 11 - подачи суспензии и зону 12 - осаждения твердой фазы, образования слоя осадка и отвода очищенной жидкости. В нижней части обечайки выполнены сливные отверстия 13. Диск 8 с трубкой 9 и ротор зафиксированы на валу 5 гайкой 14. Отверстие 15, расположенное внутри трубки 9, сообщается с радиальными каналами 16 диска 8. Между диском 8 и валом 5 установлено манжетное уплотнение 17. Вал 5 размещен в корпусе центрифуги в подшипниковой опоре 18. Внутри каналов установлены сопла 19, имеющие отверстия 20 для подачи промывной жидкости в зону 12 в направлении внутренней цилиндрической стенки ротора. Отверстия в соплах 19 могут быть выполнены под углом а к оси канала. Привод вала центрифуги и устройство для подачи промывной жидкости в отверстие трубки, расположенной внутри вала, условно не показаны.

Центрифуга работает следующим образом.

Исходная разделяемая среда через входной патрубок 2 поступает на диск 8 ротора и с помощью лопастей 10 приобретает необходимую окружную скорость. Под действием центробежной силы твердая фаза (осадок) направляется к внутренним стенкам ротора в зону осаждения 12, а очищенная от твердой фазы жидкость через сливные отверстия 13 поступает в кожух 1 и выводится из центрифуги через патрубок 3. Сгущенная суспензия (осадок) периодически выгружается из ротора путем уменьшения скорости вращения вала 5 ротора, его остановки и подачи в зону 12 ротора через каналы в диске промывной жидкости. Осадок выводится вместе с промывной жидкостью через патрубок 4. Принцип выгрузки осадка из ротора состоит в следующем. По окончании цикла центрифугирования прекращается подача суспензии в центрифугу. Ротор останавливается и по трубке 9 в радиальные каналы 16 диска и сопла 19 подается промывная жидкость под давлением. Под действием струй жидкости, выходящих из отверстий 20, происходит смыв осадка с внутренней поверхности ротора. Данный эффект обусловлен значительной скоростью струи промывной жидкости относительно стенки ротора. Размытый осадок из ротора вытекает через отверстия 13 вместе с промывной жидкостью. После окончательной выгрузки осадка цикл технологических операций по разделению суспензии повторяется. Перекрывают отверстие трубки 9 и постепенно увеличивают скорость вращения ротора. При достижении ротором требуемой скорости возобновляется подача исходной суспензии в центрифугу.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить производительность центрифуги при разделении суспензий, упростить конструкцию ротора центрифуги, обеспечить быстрое удаление осадка и промывку ротора, при этом не нарушается герметичность соединения обечайки с крышкой и балансировка ротора, уменьшить расход промывной жидкости. Работоспособность центрифуги проверена на суспензиях, содержащих частицы продуктов переработки целлюлозы с концентрацией твердой фазы в исходной суспензии до 10%.

Техническое решение относится к области устройств для разделения жидких неоднородных сред и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Центрифуга включает кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из обечайки и крышки, размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части. При этом диск соединен с трубкой, установленной внутри вала, и насосом для подачи промывной жидкости, при этом диск содержит радиальные каналы, на выходе из которых установлены сопла. Предлагаемое техническое решение позволяет автоматизировать выгрузку осадка из ротора центрифуги и, следовательно, повысить производительность процесса разделения жидких неоднородных сред, содержащих хрупкие твердые частицы, разрушаемые при механическом воздействии, уменьшить расход промывной жидкости и вероятность попадания разделяемых сред в узлы трения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Центрифуга, включающая кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из обечайки и крышки, размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части, отличающаяся тем, что диск соединен с трубкой, установленной внутри вала, и насосом для подачи промывной жидкости, при этом диск содержит радиальные каналы, на выходе из которых установлены сопла.2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что отверстие сопла расположено под углом к оси радиального канала в диске.