ЦЕНТРИФУГА С НЕПРЕРЫВНОЙ ВЫГРУЗКОЙ ОСАДКА Российский патент 2011 года по МПК B04B1/20 

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий и может быть использовано для отделения твердой фазы от жидкой в области углеобогащения, химической, перерабатывающей и пищевой промышленностях, очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Известна центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, шнек, расположенный внутри ротора коаксиально последнему. Шнек выполнен в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали. В конической части ротора расположены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора выполнены отверстия для отвода фугата (В.М.Лукьяненко, А.Б.Таранец « Центрифуги», Москва, «Химия», 1988 г., стр.197-198).

К недостаткам данной центрифуги следует отнести довольно высокую влажность осадка, образующегося в процессе разделения суспензий.

Ближайшим аналогом заявляемого устройства является центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, размещенный внутри коаксиально ротору шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали. В конической части ротора расположены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора выполнены отверстия для отвода фугата. При этом шнек на длине конической части ротора или ее части не имеет витков спирали (Заявка Российской Федерации № 96121763 « Шнековая центрифуга», опубл. 27.01.1999 г.).

Отсутствие витков спирали шнека на длине конической части ротора или ее части способствует увеличению объема осадка в зоне между окнами для выгрузки осадка и кромкой спирали шнека, что обеспечивает снижение влажности осадка, но все-таки время нахождения осадка в роторе является недостаточным для достижения низкой влажности осадка.

В основу изобретения поставлена задача создания такой центрифуги, в которой за счет использования перегородок, расположенных перед окнами для выгрузки осадка, их размеров, а также высоты витков спирали шнека на определенном участке удалось бы достигнуть технического результата, заключающегося в снижении влажности осадка, образующегося в процессе разделения суспензии.

Данный технический результат достигается тем, что центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, установленный в нем ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенный внутри ротора коаксиально шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали, между барабаном шнека и ротором есть зазор, в пределах которого размещены витки спирали шнека, в конической части ротора выполнены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора расположены отверстия для отвода фугата, согласно изобретению, перед окнами для выгрузки осадка размещены перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека, при этом на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором.

При этом перегородки имеют форму полого цилиндра или его части.

Кроме того, перегородки имеют форму призмы, основание которой повторяет форму окна для выгрузки осадка или его части.

Анализ сопоставления с ближайшим аналогом свидетельствует, что центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка перед окнами для выгрузки осадка имеет перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека, при этом на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором.

При этом перегородки имеют форму полого цилиндра или его части.

Кроме того, перегородки имеют форму призмы, основание которой повторяет форму окна для выгрузки осадка или его части.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.

Оборудование центрифуги перегородками, расположенными перед окнами для выгрузки осадка, а также форма их выполнения обеспечивает возможность улучшения условий отвода жидкости из осадка, что обусловливает снижение влажности последнего.

Согласно литературным данным, отвод влаги, выделяемой из осадка в роторе центрифуги, происходит вдоль спирали шнека за счет относительно небольшой составляющей центробежного поля (Борц М.А., Бочков Ю.Н., Зарубин Л.С.«Шнековые осадительные центрифуги для угольной промышленности». Недра, 1970 г., стр.280):

где а_ц - центробежное ускорение, развивающееся в роторе;

α - угол между образующейся ротора и его осью;

β - угол между осевым разрезом ротора и касательной к

поверхности спирали шнека.

В зоне между перегородкой и крайним витком спирали шнека полной высоты происходит накопление осадка. Перегородка обеспечивает условия для того, чтобы зона накопления стала более высокой в радиальном направлении и более короткой в осевом направлении, что улучшает условия выведения влаги из осадка в поле центробежных сил.

Во время вращения шнека часть осадка, находящаяся в данной зоне, не имеет непосредственного столкновения со шнеком, поэтому жидкая фаза, удаляемая из этого осадка под влиянием центробежного поля, отводится из центрифуги вдоль образующей ротора.

В этом случае составляющая центробежного поля, способствующая отведению влаги, определяется по формуле:

Как видно из этих двух формул, а¹¹ в несколько раз превышает значение а¹, поскольку β обычно находится в пределах 80-90°, то есть отвод влаги вдоль образующей ротора является более эффективным, чем отвод влаги вдоль спирали шнека.

Величина высоты, на которую перегородки выступают над образующей конической части ротора, которая равна 0-0,95 величины зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок, установлена экспериментально и является необходимой для достижения технического результата. В случае выполнения этой величины большей, чем верхняя граница указанного интервала, перегородки будут большими и это будет препятствовать выгрузке осадка.

Величина расстояния от перегородок, на котором спираль шнека имеет высоту 0-0,9, а также сама высота спирали также установлены экспериментально. В случае выполнения этих величин меньшими нижней и большими верхней границ невозможно достичь снижения влажности осадка, то есть технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид центрифуги (продольный разрез);

на фиг.2 - разрез по А-А.

Н - величина зазора между барабаном шнека и ротором в месте

размещения перегородок,

Н¹ - величина зазора между барабаном шнека и ротором в месте на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок,

h - высота, на которую перегородки выступают над образующей конической части ротора,

S - ход спирали шнека,

b - толщина перегородок,

L - расстояние от перегородок, на котором спираль шнека имеет высоту

0÷0,9 Н¹.

Центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка включает корпус 1, установленный в нем ротор 2. Ротор состоит из цилиндрической части 3 и конической части 4. Внутри ротора 2 коаксиально ему расположен шнек 5, выполненный в виде полого барабана 6 с укрепленными на нем витками спирали 7. Между барабаном шнека 6 и ротором 2 имеется зазор 8, в пределах которого размещены витки спирали 7 шнека 5.

В конической части 4 ротора 2 выполнены окна для выгрузки осадка 9.

В цилиндрической части 3 ротора 2 расположены отверстия для отвода фугата 10. Центрифуга оборудована трубой питания 11, расположенной внутри барабана 6 шнека 5.

Перед окнами для выгрузки осадка 9 размещены перегородки 12, выступающие над образующей 13 конической части 4 ротора 2 на высоту h, которая равна 0-0,95 Н. Толщина перегородок b составляет 0-0,5 S.

На расстоянии L от перегородок 12, равном 0-2,5 S, спираль шнека имеет высоту 0-0,9 H¹.

Центрифуга работает следующим образом.

Суспензия, подвергающаяся разделению, подается по трубе питания 11, двигается вдоль барабана 6 шнека 5, потом попадает в ротор 2 центрифуги.

Ротор 2 и шнек 5 вращаются в одну сторону, но с разными скоростями.

В роторе 2 под действием центробежных сил, создаваемых вращением ротора, происходит разделение суспензии на осадок и фугат.

Осадок отбрасывается к стенкам ротора 2. При этом витки спирали 7 шнека 5 перемещают осадок из цилиндрической части 3 ротора 2 в коническую часть 4 ротора 2 и способствуют выгрузке его через окна для выгрузки осадка 9.

В зоне между перегородкой 12 и крайним витком спирали 7 шнека полной высоты происходит накопление осадка. Перегородка 12 обеспечивает условия для того, чтобы зона накопления осадка становилась более высокой в радиальном направлении и более короткой в осевом направлении, что улучшает условия выведения влаги из осадка в поле центробежных сил.

Во время вращения шнека 5 часть осадка, находящаяся в данной зоне, не имеет непосредственного столкновения со шнеком.

Жидкая фаза, удаляемая из этого осадка под воздействием центробежного поля, отводится из центрифуги вдоль образующей 13 ротора 2.

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий и может быть использовано для отделения твердой фазы от жидкой в области углеобогащения, химической, перерабатывающей и пищевой промышленностях, очистки промышленных и бытовых сточных вод. Центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка включает корпус, ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенный коаксиально внутри ротора шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали. Между барабаном шнека и ротором есть зазор, в пределах которого размещены витки спирали шнека. В конической части ротора выполнены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора расположены отверстия для отвода фугата. Перед окнами для выгрузки осадка размещены перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека. На расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором. Техническим результатом является снижение влажности осадка, образующегося в процессе разделения суспензии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, установленный в нем ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенный внутри ротора коаксиально шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали, между барабаном шнека и ротором есть зазор, в пределах которого размещены витки спирали шнека, в конической части ротора выполнены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора расположены отверстия для отвода фугата, отличающаяся тем, что перед окнами для выгрузки осадка размещены перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека, при этом на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что перегородки имеют форму полого цилиндра или его части.

3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что перегородки имеют форму призмы, основание которой повторяет форму окна для выгрузки осадка или его части.