ЦЕНТРИФУГА "ВИХРЬ" ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД, СУСПЕНЗИЙ, ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 2017 года по МПК B04B3/00 B01D63/16 B01D33/15 

Предложенное изобретение - центрифуга «Вихрь» для разделения жидких неоднородных сред, относится к технологическому оборудованию, предназначенному для разделения жидких неоднородных сред в различных отраслях промышленности на составляющие их фракции в поле действия центробежных (гравитационных) сил, используя фильтрующий микровихревой механизм, микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию.

Предложенная центрифуга «Вихрь» для разделения жидких неоднородных сред, включающая фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса-днища из обечайки, верхней крышки, двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями и пакетов съемных мембранных фильтроэлементов (далее ПСМФЭ) и комплектов турбулизаторов. ПСМФЭ закреплен через уплотнение проставки на опорном валу, который закреплен на корпусе-днище. Комплект турбулизаторов двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу, через регулирующие сегменты смонтирован между верхним приводным и нижним опорным турболизаторами. Верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом. Вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу Вращение происходит на малых оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об/мин. В неподвижном полом валу в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через фланец с патрубком. На верхней крышке установлены штуцеры для манометра, предохранительные клапаны и штуцер ввода исходной смеси. К основанию корпуса-днища на переферической части закреплен сборник концентрата. Для стабилизации давления на трубе отвода установлен дроссельный клапан. Герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям. Узел выхода приводного вала герметизируется манжетами или торцевыми уплотнениями.

Описание изобретения.

Изобретение - предложенная центрифуга «Вихрь», относится к технологическому оборудованию для разделения жидких неоднородных сред и может быть использовано в пищевой, микробиологической, нефтехимической, фармацевтической, медицинской, лесной, машиностроительной, электроэнергетической, металлургической, легкой и других отраслях промышленности, а также в строительстве, сельском и коммунальном хозяйствах. Используется как одна центрифуга в виде одного модуля, так и модульные установки в виде различного колличества модулей.

Известен мембранный аппарат ((19) RU(11) 2072252 (13) С1). Мембранный аппарат, содержащий набор чередующихся мембранных и промежуточных элементов с каналами для протока разделяемой смеси, концентрата и пермеата, в котором мембранные и промежуточные элементы выполнены в виде рамок с устройствами, снабженнный прокладками, выполненными в виде рамок и расположенными по обе стороны мембранных и промежуточных элементов, при этом внутренние размеры прокладок меньше размеров окна рамок мембранных и промежуточных элементов, а дренажные устройства размещены в зазоре между прокладками каждого элемента.

Известный мембранный аппарат обеспечивает только фильтрацию и имеет ряд недостатков, которые уменьшают производительность данного аппарата:

1) повышение его производительности и разделяющей способности достигается все еще за счет высоких показателей энергоемкости и металлоемкости, его себестоимости;

2. степень обезвоживания твердой фракции невысокая;

3) жидкая среда проходит большой участок пути, не получив предварительной фильтрации;

4) мембраны несъемные и не имеют саморегенерации, что требует дополнительной остановки для выполнения этих действий, а также несъемность мембран не позволяет применять их для различных видов фильтрации;

5) в течение всего рабочего периода разделения на поверхности мембраны образуется осадок различных веществ, в том числе и коллоидных, которые затрудняют работу аппарата.

Т.о, ставится задача решения всех перечисленных выше проблем, усовершенствования аппарата, повышения производительности, понижения энерго- и металлоемкости, уменьшения затрат на него.

Предложенная центрифуга «Вихрь» решает все эти задачи за счет введения следующего:

1) двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями;

2) пакета съемных мембранных фильтроэлементов (ПСМФЭ) разных размеров и пористости;

3) комплекта турбулизаторов, раскручивающих жидкости и смывающих непрошедшую через мембраны фракцию;

4) комплект турбулизаторов через регулирующие сегменты монтируется между верхним приводным и нижним опорным турболизатороми. Верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом;

5) вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу (вращение происходит на малых оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об./мин).

Технический результат предложенной центрифуги и задача изобретения заключается в:

1) повышении производительности, пропускной способности; повышении производительности за счет введения модульных установок;

2) повышении разделяющей способности сред на высоком уровне микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации;

3) использовании совмещения процессов центрифугирования и фильтрации;

4) понижении удельной металлоемкости, энергоемкости, снижении энергетических затрат, а следовательно, и себестоимости аппарата;

5) упрощении конструкции аппарата и технологии его изготовления;

6) достижении более высокой эффективности переработки жидких неоднородных сред, суспензий, эмульсий;

7) в увеличении проходимости фильтруемого материала по центрифуге «Вихрь», начиная с самого начала пути движения фильтруемой массы;

8) повышении степени обезвоженности разделяемых масс.

Для достижения технического результата и решения задачи изобретения предложена центрифуга «Вихрь» для разделения жидких неоднородных сред, включающая фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса-днища из обечайки, верхней крышки, двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями и ПСМФЭ и комплекта турбулизаторов. ПСМФЭ закреплен через уплотнение проставки на опорном валу, закрепленом на корпусе-днище. Комплект турбулизаторов, закрепленный вертикально, через регулирующие сегменты укреплен между верхним приводным и нижним опорным турболизатороми. Верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом. Вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу. Вращение происходит на малых оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об/мин. В неподвижном полом валу в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через фланец с патрубком. На верхней крышке установлены штуцеры для манометра, предохранительные клапаны и штуцер ввода исходной смеси. К основанию корпуса- днища на периферической части закреплен сборник концентрата. Для стабилизации давления на трубе отвода установлен дроссельный клапан. Герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям.

Электродвгатель на чертеже не показан.

Пояснения к чертежу Центрифуга «Вихрь» для разделения жидких неоднородных сред:

1 - верхний приводной вал

2 - шкив

3 - верхняя крышка

4 - опорный неподвижный вал

5 - штуцер ввода

6 - болт для закрепления

7 - обечайка

8 - комплект турбулизаторов

9 - верхний приводной турбулизатор

10 - регулирующие сегменты

11 - ПСМФЭ

12- корпус-днище

13 - предохранительный клапан

14 - уплотнение проставки

15 - штуцер для манометра

16 - нижний опорный турболизатор

17 - болт для стяжки

18 - верхний фланец

19 - нижний фланец

20 - патрубок

21 - сборник концентрата

22 - отверстие в днище

23 - штуцер

24 - труба отвода

25 - радиальные отверстия

26 - дроссельный клапан

Центрифуга «Вихрь» для разделения жидких неоднородных сред включает фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса-днища (12), из обечайки (7), верхней крышки (3), закрепленной болтом (6); двух валов - приводного (1) и опорного полого(4), в котором находятся радиальные отверстия (25) и ПСМФЭ (11) и комплект турбулизаторов (8). ПСМФЭ закреплен через уплотнение проставки (14) на опорном валу (4), который тесно закреплен на корпусе-днище (12). Комплект турбулизаторов (8) через регулирующие сегменты (10) смонтирован между верхним приводным турболизатором (9) и нижним опорным турболизатором (16), которые стянуты болтом (17). Верхний приводной турболизатор (9) посредством сварки соединен с приводным валом (1), который концентрично сопряжен с опорным неподвижным валом (4). Опорный неподвижный вал (4) прикреплен верхним фланцем (18) к днищу (12). Вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив (2), насаженный на вал (1) от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу.

В месте установки неподвижного вала (4) в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через нижний фланец (19) с патрубком (20). На верхней крышке установлены штуцер для манометра (15), предохранительные клапаны (13) и штуцер ввода (5) исходной смеси. К основанию корпуса-днища (12) на переферической части закреплен сборник концентрата (21). Отфильтрованные фракции (концентрат) направляются через отверстие (22) в днище (12) из сборника концентрата (21) и через штуцер (23) отводятся из фильтрующего устройства - центрифуги. Для стабилизации давления на трубе отвода (24) установлен дроссельный клапан (26).

Герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям. Узел выхода приводного вала герметизируется манжетами или торцевыми (стандартными) уплотнениями.

Центрифуга «Вихрь работает следующим образом.

Поступающая в установку исходная смесь через штуцер ввода (5) под давлением подающего насоса прокачивается через ПСМФЭ (11) и попадает в полый опорный вал (4) через радиальные отверстия (25), далее через выходной патрубок (20) фильтрат выводится из центрифуги. Комплект турбулизаторов и регулирующих сегментов стянут болтами (17) и при вращении обеспечивает движение исходной смеси над поверхностью ПСМФЭ, не допуская загрязнения очищающейся поверхности. Под действием центробежной силы неотфильтрованная фракция, как более тяжелая, отбрасывается на переферию и под собственной тяжестью собирается в нижней части на переферии, откуда выдавливается поступающим потоком через дроссельный клапан (26), Для стабилизации давления на штуцере (23) на трубе отвода (24) установлен дроссельный клапан (26).

Таким образом, достигается технический результат изобретения и решаются все задачи, поставленные выше. Вращение комплекта турбулизаторов образует вихревое движение, обеспечивающее саморегенерацию ПСМФЭ, и предотвращает забивание их пор твердой фазой, что позволяет повысить ресурс работы центрифуги «Вихрь», а также увеличить производительность, уменьшить габариты, снизить металлоемкость и энергоемкость.

Центрифуга для разделения жидких неоднородных сред относится к технологическому оборудованию, предназначенному для разделения жидких неоднородных сред в различных отраслях промышленности на составляющие их фракции в поле действия центробежных сил. Центрифуга для разделения жидких неоднородных сред содержит фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса–днища, состоящее из обечайки, верхней крышки, двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями и пакетов съемных мембранных фильтроэлементов (ПСМФЭ) и комплектов турбулизаторов. ПСМФЭ закреплены через уплотнение проставки на опорном валу, закрепленном на корпусе-днище. Комплект турбулизаторов через регулирующие сегменты смонтирован между верхним приводным и нижним опорным турболизатороми, и верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом. Вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу. При этом вращение происходит на оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об/мин. Также в неподвижном полом валу в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через фланец с патрубком. На верхней крышке установлены штуцеры для манометра, предохранительные клапаны и штуцер ввода исходной смеси. К основанию корпуса-днища на периферической части закреплен сборник концентрата и для стабилизации давления на трубе отвода установлен дроссельный клапан. Герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям, а узел выхода приводного вала герметизируется манжетами или торцевыми уплотнениями. Техническим результатом является повышение ресурса работы центрифуги, увеличение производительности фильтрации, снижение металлоемкости и энергоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Центрифуга для разделения жидких неоднородных сред, содержащая фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса-днища, состоящее из обечайки, верхней крышки, двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями и пакетов съемных мембранных фильтроэлементов (ПСМФЭ) и комплектов турбулизаторов, где ПСМФЭ закреплены через уплотнение проставки на опорном валу, закрепленном на корпусе-днище, комплект турбулизаторов через регулирующие сегменты смонтирован между верхним приводным и нижним опорным турболизаторами, и верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом, а вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу, при этом вращение происходит на оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об/мин, также в неподвижном полом валу в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через фланец с патрубком, на верхней крышке установлены штуцеры для манометра, предохранительные клапаны и штуцер ввода исходной смеси, к основанию корпуса-днища на переферической части закреплен сборник концентрата и для стабилизации давления на трубе отвода установлен дроссельный клапан, кроме того, герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям, а узел выхода приводного вала герметизируется манжетами или торцевыми уплотнениями.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что ПСМФЭ применяются разных размеров и пористости.