Центрифуга Советский патент 1990 года по МПК B04B1/10 C22B9/02 

9 устройства для фильтрации с возможностью поворота в вертикальной плоскости пластинами 12 из магнитного материала,

взаимодействующими с электромагнитами 13, установленными в корпусе 1 на торце 14 ротора 6. 6 ил..

Изобретение относится к разделению неоднородных систем, а точнее к устройствам для разделения суспензий фильтрованием в поле центробежных сил, и наиболее эффективно может быть использовано в микробиологической, медицинской, химической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение производительности путем интенсификации выгрузки осадка и регенерации устройства для фильтрации. Для этого центрифуга снабжена укрепленными на торцовом диске 9 устройства для фильтрации с возможностью поворота в вертикальной плоскости пластинами 12 из магнитного материала, взаимодействующими с электромагнитами 13, установленными в корпусе 1 на торце 14 ротора 6. 6 ил.

Изобретение относится к разделению еоднородных систем, а точнее к устройстам для разделения суспензий фильтроваием в поле центробежных сил, и наиболее фс ёктивно может быть использовано в икробиологической, медицинской, химиеской и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности путем интенсификации выгрузки осадка и регенерации стройства для фильтрации.

На фиг.1 изображена центрифуга, проольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.З (вращающаяся пластина); на фиг.5- гидродинамическая картина обтекания пластины потоком суспензии; на фиг.б - электромагнит с магнитопрово- дом.

Центрифуга состоит из корпуса 1 с патрубком 2 подвода суспензии и патрубками 3 и 4 соответственно отвода фильтрата и осадка. Внутри корпуса 1 на вертикальном валу 5 коаксиально установлены ротор 6 с днищем 7 и устройство для фильтрации, включающее перфорированную обечайку 8 и установленный на ее торце диск 9. Ротор имеет прорези 10 у днища, перекрываемые в рабочем положении устройством 11 . грузки осадка, привод которого не показан,

На диске 9 с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей OOi (в вертикальной плоскости) укреплены пластины 12 из магнитного материала, взаимодействующие во время выгрузки осадка с электромаг нитами 13, установленными в корпусе 1 на торце 14 ротора 6.

Узел 15 крепления каждой пластины 12 к диску 9 размещен в ближайшем к ее центру конце, при этом ось вращения OOi смещена вниз на величину е относительно горизонтальной плоскости, проходящей через центр тяжести Пластины 12, выполненной с уменьшающимся в радиальном направлении к периферии крышки 9 продольным сечением.

Диск 9 имеет прорези 16, в которых установлены пластины 12 таким образом, чтобы поверхность диска 9 и верхние поверхности пластин 12 были расположены в одной плоскости, при этом каждая пластина 12 имеет выступы 17, размещен и

-

нижней стороны периферийных концов пластин 12 и контактирующие с поверхностью диска 9.

Патрубок 2 подвода суспензии разме- 5 щен соосно диску 9 с зазором относительно него для прохода суспензии через кольцевой зазор 18 между диском 9 и торцом 14 ротора б в полость 19 между ротором 6 и обечайкой 8 устройства для фильтрации. К 10 нижнему концу патрубка 2 прикреплено тонкостенное кольцо 20 с вертикальной от- бортовкой 21, зазор между которой и торцом 14 ротора 6 уплотнен при помощи упругого элемента 22.

15 Электромагниты 13 снабжены магнито- прозодами 23, нижние концы которых выполнены в виде кольцевых сегментов 24 прямоугольного сечения, примыкающих к наружной поверхности патрубка 2 и уста- 20 новленных на тонкостенное кольцо 20.

Цилиндрическая обечайка 8 выполнена из пористого материала, например нержавеющей стали, полученной методами порошковой металлургии, и на ее наружной 25 Поверхности закреплена ядерная мембрана 25, которую от разрыва при регенерации предохраняет сетка 26, прижимающая мембрану 25 к обечайке 8.

Для отвода фильтрата из полости 27 30 перфорированной обечайки 8 в патрубок 3 служат отверстия 28 в днище 7 ротора 6 и приемная камера 29.

Центрифуга работает следующим обра- зом.

35 Исходная суспензия через патрубок 2 подается последовательно в зазор 18 и далее в полость 19 между вращающимися ротором 6 и обечайкой 8. В зазоре 18 происходит плавный разгон суспензии и ор- 40 ганизация ее ламинарного вращающегося потока.

Под действием давления, развиваемого во вращающейся суспензии, и разности уровней АН жидкости в зазоре 18 и внутри 45 полости 27 жидкая фаза продавливается через мембрану 25 и стенку перфорированной обечайки 8 в полость 27, из которой последовательно через отверстия 28 и камеру 29 отводится в патрубок 3. 50 В ламинарном потоке крупные твердые

частицы в полости 19 сразу оседают на внутреннюю поверхность стенки ротора 6. М елкие частицы, увлекаемые потоком -жидкости, осаждаются на наружной поверхности мембраны 25 и по мере их накопления и укрупнения отбрасываются центробежными силами к стенке ротора 6.

Самые мелкие частицы, размер которых соизмерим с диаметром пор ядерной мембраны 25, задерживаются в ней по мере проведения процесса фильтрации.

После накопления определенного коли- честка осадка в полости 19 подачу суспензии прекращают. Перед началом процесса выгрузки осадка включают электромагниты 13, создающие магнитные потоки, которые посредством магнитопроводов 23, заканчи- вающихся сегментами 24, направляются перпендикулярно поверхности диска 9. При вращении пластины 12, периодически проходя под сегментами 24, взаимодействуют с магнитными потоками от них, что вызывает кратковременные отклонения пластин 12 в. узлах 15 вверх к электромагнитам 13. Проходя в промежутках между сегментами 24, пластины 12 возвращаются в исходное положение под действием центробежных сил и давления потока суспензии.

Отметим, что во время работы центрифуги всегда существует разница в угловых скоростях устройства для фильтрации и контактирующей с ним суспензии. Поэтому при подъеме пластин 12 над поверхностью диска 9 набегающий ламинарный поток суспензии, взаимодействуя с опережающими его пластинами 12, начинает турбулизоваться- (фиг.5). Турбулизация потока суспензии над , диском 9 вызывает соответственно и турбу- лизацию суспензии в полости 19, что ведет, во-первых, к перемешиванию слоя осадка ма внутренней поверхности ротора 6, а, во- вторых, к понижению давления во вращаю- щейся суспензии.

После придания суспензии турбулентного движения прекращают ее подачу и включают устройство 11. Прорези 10 открываются и через них начинается выгрузка осадка в нижнюю часть корпуса 1, причем за счет турбулизации осадка уменьшается его трение движения о поверхность ротора б и, следовательно, интенсифицируется сам процесс выгрузки.

В момент открывания прорезей 10 давление суспензии в полости 19 падает ниже давления фильтрата в полости 27 перфорированной обечайки 8, при зтом по сравнению с ламинарным режимом течения при турбулентном режиме величина перепада давлений мехду полостями 27 и 19 больше за счет npf; аарительного понижения давления D ту;; -.улизированном потоке. Возникающий при выгрузке обратный перепад давлений между полостями 27 и 19 вызывает регенерацию перфорированной обечайки 8 обратным потоком фильтрата из полости 27 через поры обечайки 8 и ядерную мембрану 25 в полость 19. Далее после закрытия при помощи устройства 11 прорезей 10 процессы выгрузки и регенерации заканчиваются, и цикл повторяют.

Кроме того, интенсификации процессов выгрузки и регенерации способствует вибрация перфорированной обечайки 8 и ротора-6, вызванная взаимодействием при вращении выступов 17 пластин 12 с поверхностью диска 9 при их возврате в исходное положение в промежутках между сегментами 24. Более интенсивному взаимодействию выступов 17 с поверхностью диска 9 способствует увеличение крутящего момента от действия центробежных сил, возвращающего пластину 12 в исходное положение за счет смещения друг относительно друга в горизонтальной плоскости оси вращения OOi пластины 12 и ее центра тяжести.

При больших скоростях вращения вала 5 центрифуги, когда пластины 12 практически непрерывно взаимодействуют с электромагнитами 13, для организации колебаний пластин 12 электромагниты 13 включают прерь висто с определенной частотой на короткие промежутки времени.

Выполнение центрифуги описанным образом позволит увеличил, ее производительность, т.е. длительность циклов ее работы, за счет интeнcvlфикaции процессов выгрузки осадка и регенерации устройства для фильтрации, а применение ядерной мембраны обеспечит высокую степень очистки суспензий от мельчайших частиц микроорганизмов.

Формула изобретения

Центрифуга, содержащая корпус с патрубками подвода суспензии и отвода фильтрата и осадка, установленный в корпусе ротор и размещенное внутри него устройство для фильтрации, включающее прикрепленную к днищу ротора перфорированную обечайку с установленным на ее торце диском, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности 11утем интенсификации процесса выгрузки осадка и регенерации устройства для фильтрации, на торцовом диске последнего укреплены с возможностью поворота в-вертикальной плоскости пластины из магнитного материала, а в корпусе на торце ротора установлены электромагниты.

72

Б-Б /,-:

/ /7 9 / /

ъ

2,

Фи8.2

Г5 9

ЕЙ

W

Фи&.1

0US.S

Фи.6