Устройство для разделения суспензий Бельковца Советский патент 1993 года по МПК B04B5/04 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение для разделения суспензии на жидкую и твердую фазы.

Известна центрифуга, содержащая барабан (корзину) в дырчатыми стенками, вращающийся с большой скоростью на вертикальном или горизонтальном валу. Внутренняя полость такого барабана покрыта фильтровальной тканью. Суспензия силой отбрасывается к стенкам барабана, при этом твердая фаза остается на поверхности ткани, а жидкость под действием центробежной силы проходит сквозь слой осадка и ткань и удаляется наружу через отверстие в барабане.

Недостатком известных центрифуг является высокая влажность получаемого осадка. Это связано с тем. что движущей , силой являются только центробежные силы действующие на частицы фильтрата и на

частицы твердой части суспензии. Малая влажность осадка получается в сверхцентрифугах. Но так как в сверхцентрифугах диаметр барабана не превышает 200 мм, для центрифугирования среднедисперсных и крупнодисперсных суспензий они не находят применения. Кроме того, к сверхцентрифугам предъявляются высокие требования к их изготовлению и эксплуатации.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и уменьшение влажности получаемой твердой фазы .суспензии.

Это достигается тем, что в устройстве, прикрепленном к валу, вращающемся в подшипниках и содержащем дырчатую стенку и фильтровальную ткань, в ней устройство выполнено, по меньшей мере, с одним рядом основных цилиндров, с прикреплением каждого ряда цилиндров на одном и том же

VJ

О

о

СО Ю

уровне вала, в ней каждый ряд цилиндров содержит, по меньшей мере, один цилиндр, с симметричным расположением цилиндров в ряду, в ней устройство дополнительно содержит герметичный узел, объединяю- щий полость неподвижной части узла и полость подвижной части узла, выполненную в торцевой части вала, служащий для передачи суспензии из неподвижной части узла в подвижную, в ней каждый основной ци- линдр для разделения суспензии снабжен поршнем, крышкой, запирающей цилиндр с торца, дополнительным цилиндром с поршнем, для прижатия крышки к торцу цилиндра, прикрепленным к крышке и снабженным отводом с запорной арматурой, служащим для периодического возмещения потерь жидкости в цилиндре, по меньшей мере, одним дополнительным цилиндром с поршнем со штоком и пружиной, прикреплённым к основному цилиндру в зоне вала, с возможностью фиксирования в исходном положении штоком дополнительного цилиндра поршня основного цилиндра, в ней неподвижная часть полости подачи суспензии в каждый цилиндр сообщена, трубопроводом с запорной арматурой, с источником подачи суспензии, а подвижная часть полости подачи суспензий в каждый цилиндр сообщена, трубопроводом с двумя отводами, каждый с запорной арматурой, с цилиндром, одним отводом- с полостью цилиндра за поршнем со стороны крышки в конечном положении поршня, вторым бтводом - с полостью цилиндра за поршнем со стороны крышки в начальном положении поршня, в ней устройство содержит второй герметичный узел, объединяющий полость неподвижной части узда и полость подвижной части узла, выполненную в торцевой части вала и слу- жащёй для передачи сжатого воздуха из неподвижной части узла в подвижную, в ней неподвижная часть полости подачи сжатого воздуха сообщена, трубопроводом с запор- ной арматурой, с источником подачи сжато- го воздуха, а трубопровод дополнительно снабжен отводом, расположенным между полостью и запорной арматурой, снабженным также запорнЪй арматурой, служащим для стравлшания воздуха, а подвижная часть полости сообщена, трубопроводами, со свободными полостями от пружин всех дополнительных цилиндров каждого основного Цилиндра, в ней крышка каждого цилиндра снабжена шарнирным соединением и быстродействующим замком с основным цилиндром, в ней в крышке выполнен поршень с уплотнением, с зазором между поршнем и корпусом крышки, сообщаемым .каналом в корпусе крышки с полостью дополнительного цилиндра для прижатия крышки, в ней между фильтрующей частью поршня и корпусом поршня крышки выполнена полость для прохода фильтрата, сообщенная каналом в крышке и трубопроводом из двух частей с быстроразъемным соединением, к примеру, с помощью/фланцев, откидных болтов и гаекЧэарашек, с кольцевой неподвижной емкостью для сбора фильтрата, в ней поршень крышки снабжен торцевыми уплотнениями, в ней крышка и основной цилиндр снабжены запорными элементами, к примеру, петлями и стягивающим стержнем, для удержания крышки в открытом ее положении, в ней основной цилиндр на выходе имеет скосы и снабжен упорным элементом для предотвращения выхода поршня из цилиндра при освобождений цилиндра от твердой части суспензии, в ней неподвижная кольцевая емкость снабжена навесом над открытой частью ее, связанным с нижними частями труб, а нижние части труб снабжены заглушками, устанавливаемыми на отверстия труб при их рассоединении на две части, в ней торцевое уплотнение поршня крышки , дырчатая стенка, фильтровальная ткань, и поршень крышки прижаты к кор пусу крышки прижимным элементом, жестко прикрепленным к корпусу крышки, в ней устройство снабжено по всему периметру наклонной поверхностью для перемещения твердой части суспензии, расположенной ниже нижнего ряда цилиндров, мягким натянутым круговым ограждением, к примеру, тканевым, не ниже уровня верхнего ряда цилиндров, для уменьшения дальности полета твердой части суспензии, направляющими на наклонной поверхности и ящиками для сбора твердой части суспензии, в ней, при одной неподвижной емкости для сбора фильтрата, располагаемой в таком случае ниже нижнего ряда цилиндров, цилиндры всех рядов равномерно смещены относительно друг друга по окружности, с целью свободного.опускания всех трубопроводов из двух частей в неподвижную емкость, а также достигается, тем, что она дополнительно снабжена мешками и в ней основные цилиндры снабжены захватами для закрепления мешков, К; примеру, в виде крюков.

На фиг,1 схематично изображено устройство с двумя рядами цилиндров; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - конструктивные элементы, касающиеся одного основного цилиндра; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Центрифуга - центробежный фильтр содержит два ряда основных цилиндров, по А цилиндра в каждом ряду: 1,2,3 и 4, прикрепленных к валу 5. Каждый основной цилиндр

содержит поршень 6, крышку 7. Крышка 7 содержит корпус 8, в котором размещены поршень 9 с уплотнением 10 и опорными выступами 11, дырчатую стенку 12, фильтровальную ткань 13, торцевое уплотнение 14. Поршень 9, дырчатая стенка 12, фильтровальная ткань 13, торцевое уплотнение 14 поджимаются к корпусу 8 крышки 7 с помощью прижимных элементов 15, жестко прикрепляемых к корпусу 8 крышки 7. Между корпусом 8 крышки 7 и поршнем 9 имеется зазор 16, между поршнем 9 и дырчатой стенкой 12 имеется полость 17. Крышка 7 с одной стороны соединена с цилиндром 1 шарнирным соединением 18, с другой стороны - быстродействующим замком 19. Шарнирное соединение 18 и быстродействующий замок 19 лучше всего располагать таким образом, чтобы поворот крышки осуществлялся в горизонтальной плоскости. Крышка 7 снабжена цилиндром 20, жестко прикрепленным к крышке. В цилиндре 20 размещен поршень 21 с уплотнением 22. С полостью- цилиндра 22 сообщен полый отвод 23 с запорной арматурой 24, служащий для периодического возмещения потерь жидкости в процессе эксплуатации устройства. В корпусе 8 крышки 7 и стенке цилиндра 20 выполнен канал 25, сообщающий полость цилиндра 20 и зазор 16.

Каждый поршень 6 снабжен уплотнением 26. Каждый основной цилиндр 1,2.3 и А снабжен, прикрепленным к основному цилиндру, по меньшей мере, одним дополнительным цилиндром 27 (в данном случае двумя), содержащим поршень 28 со штоком 29, с возможностью вхождения штока в основной цилиндр, с целью фиксирования в исходном положении поршня 6. Поршень 28 разделяет цилиндр 27 на две полости 30 и 31. В полости 31 располагается пружина 32. Поршень 28 снабжен уплотнением 33, шток 29 - уплотнением 34. Полость 30 сообщена трубопроводом 35 с источником подачи сжатого воздуха. Когда поршень 6 находится в исходном положении, зафиксированным штоком 29, имеется только одна полость цилиндра 36. Когда поршень 6 выйдет из исходного положения и займет промежуточное или конечное положение б1, имеется две полости цилиндра: 37 и 38. В верхней части вала имеется герметичный узел для передачи суспензии от источника подачи в основные цилиндры. Узел включает неподвижную полость 39, корпус 40 которой образует цилиндрическое соединение с корпусом 41 полости вала 5, снабженное уплотнением 42. Неподвижная полость 39 сообщена трубопроводом 43 с запорной арматурой 44 с источником подачи суспензии.

Подвижная полость вала 5 снабжена трубопроводом 45 с двумя отводами: отводом 46 с запорной арматурой 47, входящим в цилиндр непосредственно за поршнем, ког- 5 да он находится в исходном положении и отводом 48 с запорной арматурой 49, входящим в цилиндр за поршнем со стороны крышки, находящимся в конечном положении в цилиндре. В нижней части вала име- 0 ется герметичный узел для передачи сжатого воздуха от источника подачи во все полости 30 цилиндров 27. Узел включает неподвижную полость 50, корпус 51 которой образует цилиндрическое соединение с кор5 пусом 52 полости вала 5, снабженное уплотнением 53. Неподвижная полость 50 сообщена трубопроводом 54 с запорной арматурой 55 с источником подачи воздуха. Трубопровод 54 снабжен, для стравливания

0 воздуха, отводом 56 с запорной арматурой 57. Подвижная полость вала 5 снабжена трубопроводом 35. сообщенным с полостями 30 цилиндров 27. Трубопровод 35, выполненный с разветвлениями, по количеству

5 равным числу цилиндров 27. показан входящим в полости 30 цилиндров 27 и входящим в полость 50 герметичного узла для передачи сжатого .воздуха от источника подами в полости 30 цилиндров 27. Ясно, что эти кон0 цы трубопроводов между собой соединены. Крышка 7 снабжена каналом 58 и трубопроводом 59, прикрепленным к крышке. Трубопровод 59 включает две части: 59 и 60, соединенные м ежду собой с помощью флан5 цев с уплотнениями, откидных болтов и га- ек-барашек (кроме фланцев, элементы не показаны). Каждый ряд цилиндров снабжен кольцевой неподвижной емкостью 61, с кольцевой выемкой 62 для входа в емкость

0 61 трубопроводов 60. Емкость 61 снабжена навесом 63 над выемкой 62, связанным с нижними частями трубопроводов 60 и заглушками (не показаны), устанавливаемыми на отверстия труб нижних частей при рассо5 единении труб на две части. Возможно применение одной кольцевой неподвижной емкости 61, расположенной ниже нижнего ряда цилиндров, с кольцевой выемкой 62 для входа в емкость 61 концов трубопрово0 дов 60 от всех цилиндров каждого ряда и всех рядов. В этом случае трубопроводы 60 (59) равномерно смещены относительно : друг друга по окружности. Каждый ряд цилиндров снабжен по всему периметру на5 клонной поверхностью 64 для перемещения твердой части суспензии. Наклонная повер-, хность может быть изготовлена за одно с емкостью 61 или же отдельно. Для всех рядов цилиндров можетбыть одна наклонная поверхность. Устройство снабжается ящиками для сбора твердой части суспензии, а наклонная поверхность 64 (наклонные поверхности) - направляющими для перемещения твердой части суспензии в ящики, Устройство снабжается мягким натянутым круговым ограждением, к примеру, тканевым, с верхней отметкой.не ниже уровня верхнего ряда цилиндров (не показано). Все цилиндры снабжены, к примеру, петлями 65, стягивающими стержень 66, а все крышки - крюками 67, для удержания крышки в открытом ее. положении. Все цилиндры снабжены крюками 68, мешками (не показаны), закрепленными на крюках 68, для сбора твердой части суспензии. Вал 5 вращается в радиальных подшипниках 69 и упорных 70. Для привода вала предусмотрен, к примеру, шкив 71, закрепленный с помощью шпонки 72 на валу 5. Корпус каждого цилиндра, в месте выхода твердой части суспензии из цилиндра, по всему периметру. снабжен скосом 73 расширяющим цилиндр и улучшающим условия выхода твердого , продукта из цилиндра. Для предотвращения выхода поршня 6 из цилиндра, во время освобождения цилиндра от твердой части; суспензии, цилиндр снабжен упором. Упор . выполнен, к примеру, с помощью выпущенного конца отвода 48 в полость цилиндра или же в виде специальной планки 74, прикрепленной, к корпусу цилиндра, Для того, чтобы можно было менять конечное положение поршня 6 в цилиндре, отводов 48 с арматурой 49 выполняется по меньшей мере два (показан только один), расположенных вдоль цилиндра, и нижние части отводов выполнены, к примеру на резьбе, с возможностью вхождения их концов в цилиндр и выхождения из цилиндра, а при использовании планок 74, они выполняются переменной длины. Прижимной элемент 15 конструктивно выполнен таким образом, что он позволяет крышке свободно открываться и закрываться. Для этого между элементом 15 и корпусом основного цилиндра оставляется зазор (не показан), Вместо быстродействующего зам ка 19 может быть применено соединение из болтов, позволяющее первоначально прижать с большим усилием крышку 7 к торцу основного цилиндра.

Центрифуга-центробежный фильтр работает следующим образом.

Рассмотрим работу ее с момента, когда полость цилиндра 37 освобождена от твердой части суспензии, крышка закрыта, части трубопровода-59 и 60 соединены между собой. Поршень 6 находится.в положении 6, опираясь при этом на выступающую часть одного из отводов 48, или же на планку 74, Препятствующим выходу поршня 6 из цилиндра. Все находится в неподвижном состоянии, Открывается запорная арматуре 49, закрывается запорная арматура 47, открывается запорная арматура 44. Суспензия поступает по трубопроводу 43, полость 39, трубопровод 45 и по одному из отводов 48 в полость цилиндра 37, За счет или статического давления суспензии, или же давления, к. примеру, создаваемого насосом,

0 жидкость действует на поршень 6, перемещая его в исходное положение и заполняя при этом всю полость основного цилиндра, . При этом уже происходит и фильтрация суспензии. Жидкая часть суспензии проходит

5 через фильтровальную ткань 13, дырчатую стенку 12, зазор 17, канал 58, трубопровод 59 и 60 и попадает в кольцевую емкость 61. Из кольцевой емкости 61 жидкость поступает по назначению. Как только поршень 6

0 займет исходное положение, закрывается запорная арматура 57 и открывается запорная арматура 55, Сжатый воздух, воздействуя на поршень 28 перемещает его и . штоками 29 удерживает .поршень 6 в исход5 нре положение. С помощью привода (не показан), посредством шкива 71, вал 5 и все подвижные части устройства приводятся во вращательное движение, после предварительного закрытия запорной арматуры 49 и

0 открытия запорной арматуры 47. Начинается процесс центрифугирования суспензии с одновременным освобождением части полости 36 за счет уменьшения жидкой части суспензии. Одновременно суспензия через

5 трубопровод 43,. полость 39, .трубопровод 45 и отвод 46 непрерывно поступает в освобождающееся от суспензии пространство полости 36. После заполнения полостей основных цилиндров отцентрифу0 тированной суспензией, что определяется опытным путем и в дальнейшем фиксируется с помощью засечки времени или же с помощью фикбации расхода определенного объема суспензии, закрывается запорная

5 арматура 44 и еще некоторое время устрой- ство вращается при нахождении поршня 6 в исходном положении, чтобы суспензия полностью поступила из трубопроводов и полости 39 в основной цилиндр. Та часть

0 суспензии, которая находится в трубопроводе 45, между отводами 46 и 48, за счет наклона трубопровода на этом участке, остается в трубопроводе до следующего цикла. На случай, если суспензия все-таки

5 попадает в полость 38, между торцом цилиндра со стороны вала 5 и поршнем 6, в боковой стенке цилиндра рядом с торцом цилиндра, в зоне вала 5, выполняется отвод с краном, обозначенные поз.75, для освобождения полости 30 от суспензии. После

того, как вся суспензия из полости 39, из части трубопровода 45, расположенного между полостью 39 и отводом 46, и отвода 46 поступит в полость 36 основного цилиндра, что для каждого вида суспензии будет уточняться опытным путем, открывается запорная арматура 57. Воздух из полости 30 цилиндра 27, трубопровода 35, полости 50, трубопровода 54, отвода 56 стравливается в атмосферу. Пружина 32 выводят штоки 29 из полости основного цилиндра и поршень 6 получает свободу перемещения. Начинается процесс центробежного фильтрования с продолжением процесса центрифугирования. При вращении системы в поршне 21 возникает центробежная сила. Действуя на жидкость в полости цилиндра 20, поршень 21 создает давление в жидкости и передает его Bcjeu величиной на жидкость в зазоре 16. Действуя на поршень 9 крышки 7 указанное давление создает прижимную силу поршня 9 крышки 7 к торцевой части цилиндра, надежно герметизируя соединение. За счет центробежного фильтрования и центрифугирования жидкая часть суспензии, указанным выше путем, непрерывно поступает в емкость 61. Центробежная сила, действующая на уменьшающийся по влажности твердый осадок, за счет увеличения до определенных размеров радиуса расположения поршня 6 и твердого осадка, все время .увеличивается, что и требуется для нормальной работы. По окончании цикл а центрифугирования и центробежного фильтрования вся система останавливается. Закрываются запорные арматуры 47 и 57. Отсоединяются нижние части трубопроводов 60. Раскрывается замок 19, открывается крышка 7 и с помощью элементов 65,66 и 67 фиксируется в неподвижном состоянии. Приводится во вращательное Движение система и за счет инерционных сил твердая часть суспензий выходит из цилиндра. Дальше твердая часть суспензии попадает или в мешки (в этом случае мешки закрепляются перед вращением системы на крюки 68) или же через наклонные поверхности 64 в ящики, После освобождения цилиндров от твердой части суспензии, система останавливается, крышка в порядке, обратном описанному выше, прикрепляется к торцу цилиндра, трубопроводы 59 и 60 соединяются между собой. И дальше, с момента открывания запорной арматуры 49, циклы повторяются.

Увеличивая массу поршня 6, длину основных цилиндров и, особенно, угловую скорость вращения системы, будем иметь большую движущую силу для разделения на жидкую и твердую фазы и. соответственно,

будем иметь более низкую влажность твёрдой части суспензии.

Предлагаемая центрифуга - центробежный фильтр найдет применение для рззде- 5 ления суспензии на твердую и жидкую фазы с малой влажностью твердой части суспензии и во ь ногих случаях заменит две фазы технологического процесса, а именно центрифугирование и сушку.

..:,., -.: ..- : .:. - --.-.; Формула из обретения 1. Устройство для разделения суспензий, содержащее ротор, включающий ряд рэдиально закрепленных на вертикально

5 расположенном приводном валу цилиндров с фильтрующими элементами, лежащих в одной горизонтальной плоскости, и узел подвода и распределения суспензии, включающий подвижную часть, отличающе0 е с я тем, что, с целью повышения качества разделения за счет снижения влажности осадка, устройство содержит по меньшей мере один дополнительный ряд радиально расположенных цилиндров с фильтрующи5 ми элементами и неподвижную кольцевую емкость для сбора фильтрата, верхняя периферийная часть которой выполнена с наклоном для перемещения твердой части суспензий, при этом каждый цилиндр снаб0 жен поршнем с крышкой, соединенной с цилиндром посредством шарнира и замкового соединения, а также приспособлением .для фиксации поршня в исходном положении, каждая крышка оснащена прйспособ5 лением для поджатия ее к торцу цилиндра,

включающим дополнительный цилиндр с

поршнем и запорной арматурой, а приспо. собление для фиксации поршня цилиндра с

фильтрующим элементов в исходном полр0 жении включает по меньшей мере один вспомогательный цилиндр с подпружиненным поршнем со штоком, расположенный со стороны вала ротор, узел подвода и распределения суспензии включает неподвиж5 ную часть, а его подвижная часть оснащена трубопроводами с запорной арматурой для сообщения ее с полостями цилиндра с фильтрующим элементов в различных положениях поршня, крышка имеет поршень с

0 торцовым уплотнением, расположенный с зазором между ним и корпусом крышки, и канал для сообщения этого зазора с полостью дополнительного цилиндра, фильтрующий элемент смонтирован в поршне

5 крышки цилиндра с образованием полости для приема фильтрата, сообщенной посредством канала, выполненного в корпусе крышки, и трубопровода, состоящего из двух частей с быстроразьемным фланцевым соединением, с кольцевой неподвижной емкостью для сбора фильтрата, над которой на трубопроводе укреплен экран, а каждый цилиндр с фильтрующим элементом имеет на внутренней поверхности со стороны крышки скосы и упорные элементы для предотвращения выхода поршня из цилиндра, при этом устройство содержит герметичный узел для подачи сжатого воздуха, включающий неподвижную часть, оснащенную трубопроводом с запорной арматурой для сообщения ее с источником сжатого возду0

ха, и неподвижную часть, сообщенную трубопроводами с полостями дополнительных цилиндров.

2. Устройство, по п, 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что цилиндры с фильтрующими элементами в рядах смещены по окружности.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что цилиндры с фильтрующими элементами оснащены захватами для за- креплен-ия сборников твердой части суспензии; . .- .; ;

vgng

6COL6AL.

Использование: изобретение относится к машиностроению и может найти применение для разделения суспензий на жидкую и твердую фазы. Сущность изобретения: устройство для разделения суспензий содержит ротор, включающий ряды радиально закрепленных на вертикальном приводном валу цилиндров с фильтрующими элементами, лежащих в одной горизонтальной плоскости, узел подвода и распределения суспензии и неподвижную кольцевую емкость для сбора фильтрата, Каждый цилиндр снабжен поршнем и крышкой, соединенной с цилиндром посредством шарнира и замкового соединения,а также приспособлением для фиксации поршня в исходном положении, а крышка оснащена приспособлением для поджатия ее к торцу цилиндра. Фильтрующий элемент смонтирован в поршне крышки цилиндра с образованием полости для приема фильтрата, сообщенной с кольцевой неподвижной емкостью для сбора фильтрата. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ё