Осадочная центрифуга Советский патент 1977 года по МПК B04B3/06 

1

. Изобретение относится к оборуцованию для разделения жидких неоднородных смесей и может быть использовано в металлургической , пищевой, химической, керамической и других отраслях промышленности,

В настоящее время для разделения жидких неоднородных смесей используются осадительные центрифуги, в которых разгрузка тонких фракций, выделяемых пакетом сепарирующих тарелок, осуществляется

через сопла.

Однако это значительно ухудшает показатели центрифуги при работе на полидис- персных суспензиях с большим содержанием твердой фазы, так как вызывает значитель вое увеличение влажности осадка, сильный износ сопел и их частые забивания.

Известна осадительная центрифуга, включающая корпус ротора с разгрузочными окнами, щнек для выгрузки осадка и пакет сепарирующих тарелок.

Недостатком известных конструкций тарельчатых центрифуг со щнековой выгрузкой осадка является,во-первых, то, что при работе на полидисперсных суспензиях

с большим содержанием тонких фракций твердого стремительно осаждающиеся на участке между зоной загрузки и пакетом сепарирующих тарелок (сепаратором) крупные и средние фракции препятствуют проходу к разгрузочным окнам тонких фракций твердого. Кроме того, совместное осаждение крупных, средних и тонких фракций затрудняет сгущение и уплотнение последних. Все это приводит к весьма значительному (нередко более чем в 10 раз) снижению производительности разгрузочного шнека по тонким фракциям осадка.

Во-вторых, совместное сгущение,уплотнение и транспортировка крупных, средних и тонких фракций твердого на одинаковом расстоянии от оси вращения, т.е, в зоне действия- максимальных центробежных сил, вызывает неоправданное увеличение нагрузок на шнек, редуктор и двигатель и расхода энергии,

.6-третьих, загрузка и транспортировка крупных фракций в зоне действия центробежного поля, значительно превышающего

необходимое для их отделения, уплотнения н обеавл&живания,влечет за собой повышенный износ разгрузочного шнека и других деталей, в особенности непосредственно в области загрузки за счет излишне больших нагрузок и скоростей оа-носительиого скольжения.

Цель изобретения - повышение эффективности разцеления при выделении двух и более фракций.

Это достигается тем, что предлагаемая осадительная центрифуга снабжена внутренним шнеком, установленным конценричцо в основном и жестко связанным с корпусом ротора.

Кроме того, она снабжена рядом дополнительных шнеков, концентрично установленных в основном, причем четные шнеки, начиная от основного, жестко соединены с корпусом ротора, а нечетные - с основным.

Кроме того, центрифуга бнабжена рядом дополнительных пакетов сепарирующих тарелок, расположенных на смежньгх шнеках.

При этом в корпусе ротора выполнен ряд дополнительных разгрузочных окон для каждого шнека.

На фиг. 1 схематически изображена осадительная центрифуга с одним внутренным шнeкo на фиг. 2 - то же, многошнековое исполнение движение суспензии и осветленной жидкости показано черными линиями со стрелками, а движение твердой фазы - белыми стрелками

Осадительная центрифуга включает ротор, состоящий из корпуса 1 и внутренней части 2, установленной в корпусе на подшипниках, жестко фиксирующих ее положение по отношению к корпусу, но допускающих относительное вращение. Внутренняя часть 2 ротора состоит из пакета сепарирующих конических тарелок 3 (сепаратора наружного основного шнека 4 и внутреннего дополнительного шнека 5. В корпусе ротора со стороны разгрузочных концов шнеков 4 и 5 имеются окна 6 - для разгрузки крупных фракций осадка № окна 7оля разгрузки тонких фракций осацка, а с противоположной стороны - сборная полост 8 для осветленной жи цкости-футата, отделяемая от рабочей полости ротора кольцевым порогом 9, и отверстия 1О для разгрузки фугата.

Участок корпуса наружного основного щнека 4 от разгрузочного конца до пакета сепарирующих тарелок имеет сплошную стенку, со стороны разгрузочного концаокна 11 для разгрузки крупных фракций

осацка, а с противоположного конца - кольцевой порог 12.

Внутренний шнек 5 снабжен загрузочной полостью 13 и окнами 14 для прохода обрабатываемой суспензии внутрь ротора и со стороны разгрузочного конца жестко соединен с корпусом ротора 1.

. Центрифуга также содержит неподвижную питающую трубу 15, приемник 16 фугата, приемник 17 твердого осадка (для случаи, когда крупные и тонкие фракции после выхода из ротора объединяются) и приемники 18 и 19 - для крупных и тЬнких фракций осадка (для случая, когда

требуется разделение осадков).

Центрифуга может быть выполнена с тремя дополнительными шнеками, кониен- трично установленными в основном шнеке и тремя пакетами сепарирующих коническнх тарелок (см, фиг. 2). Однако число дополнительных шнеков мож:ет быть и другим.

Возможно также исполнение без пакетов сепарирующих тарелок или с другим нх числом. Ротор центрифуги при этом состоит из корпуса 20, заключенных в н:ем и расположенных соосно один в цилиндро-конических шнеков 21-24 и закрепленных в корпусе шнеков 21-23 пакетов конических сепарирующи с тарелок 25- 27 (сепараторов).

Корпуса внешнего шнека .21 и средних шнеков 22, 23 снабжены с внутренней

стороны кольцевыми порогами 28-3О и служат одновременно корпусами ротора соотвеахзтвенно для шнеков 22-24, а кор пуса шнеков 21 и 23, кроме того, имеют у разгрузочных концов окна 31 и 32 для

разгрузки твердого осадка. Корпус2О ротора также имеет кольцевой порог 33, четыре ряда разгрузочных окон 34 - 37 для твердого осадка и окна 38 для разгрузки фугата. Внутренний шнек 24 имеет

загрузочную полость 39 и окна 40 для прохода суспензии внутрь ротора.

Внешний основной щнек 21 установлен в корпусе 20 на подшипниках и соединен

с редуктором (на чертеже не показан) для сообщения ему медленного вращательного движения по отношению к корпусу 20. Шнек 23 также установлен на подшипниках и жестко связан с внешним шнеком

21. Шнеки 22 и 24 жестко соединены с корпусом 20 ротора.

Шнеки 21 и 23 имеют правые винтовые поверхности, а шнеки 22 к 24 левые (или наоборот) в зависимости от

направления относительного вращения.

иентрифуга имеет также питающую трубу 41,-приемник 42 фугата, приемник 43 твердого для случая раздельного получения осадков и приемник 44 - для случая совместного их дальнейшего исполь зования.

Для того, чтобы жидкая фаза суспензии не могла иметь доступ к разгрузочным окнам 7, 11, 31, 32, 34. и 36 они расположены так, что диаметры Д, и Д ок- ружностей касательных к их верхним кромкам меньше диаметров ДА и Д соответствующих кольцевых порогов (см. фиг. 1), а диамегрЫ; 4-( d,, 4 д соответственно меньше диаметров Д,, Д, Д и Д.

(см. фиг. 2).

При работе центрифуги (см. фиг. 1) вращательное движение сообщается от соответствующего привода корпусу 1 ротора. Внутренней части 2 ротора вращение передается от корпуса 1 через редуктор (на чертеже не показан), обеспечивающий небопьщое (на ЗО-4О об /мин) отстава- ние ее от корпуса 1. Так как внутренний шнек 5 жестко связан с корпусом 1 ротора, то он имеет точно такое же относительное вращекие, но опережающее по отношению к наружному шнеку 4.

Подлежащая обработке суспензия загружается при помощи питающей трубы 15 в загрузочную полость 13 внутреннего шнека 5, где преобретает вращательное движение и под действием центробежной силы через окна 14 поступает во внутреннюю полость наружного шнека 4..

По мере заполнения внутренней полости наружного шнека суспензией ее поверхности будет уменьшаться до тех пор, пока не станет равным диаметру Д, кольцевого порога 12. Дальнейшее его уменьшение после этого прекратится, так как весь избыток суспензии будет переливаться через порог 12 в наружную полость корпуса 1 ротора, после заполнения которой избытки суспензии начнут. переливаться через кольцевой порог 9.

С этого момента возникнет непрерывное движение жидкости из загрузочной полости внутреннего шнека 5 через окна 14 во внутреннюю полость шнека 4, отку- да через кольцевой порог 12 и входы в пакет сепарирующих тарелок 3, параллельными потоками через межтарелочные пространства пакета сепарирующих тарелок 3 и далее через кольцевой порог 9 в сборную полость 8 и через отверстия 1О в приемник 16 фугата.

Наиболее крупные частицы выпадают из потока и осаждаются на стенках корпуса шнека 4 непосредственно в зоне загрузки. Средние по крупности частицы выпадаю частично в ТОЙ же зоне, частично на пути следования до кольцевого порога 12. Осноная масса мелких частиц с остатками средних фракций осаждается в межтарелочных пространствах пакета сепарирующих тарелок 3.

Таким образом, в сборную полость 8 поступает уже осветленная жидкость футат.

Отлагающиеся на внутренней поверхности корпуса наружного шнека 4 крупные и средние фракции твердого осадка уплотйлю ся, транспоргируются шнеком 5,к разгрузочному концу и через окна Ни 6 разгружаются в приемник 14 (в случае их обьединения с тонкими фракциями) либо -В приемник 18 (в случае раздельного получения крупных и тонких фракций твердого). Отделенные в пакете сепарирующих тарелок 3 мелкие фракции под действием центробежной силы стекают вдоль образующих тарелок и сосредотачиваются у стеннок корпуса 1 ротора, где уплотняются и транспортируются наружным шнеком 4 к разгрузочным окнам 7, через которые разгружаюа-ся в приемник 17 либо в приемник 19.

}

Благодаря тому, что тонкие фракции осадка осаждаются, уплотняю-тся и транс- портирую-тся изолированно от крупных и срецинх фракций, созцаю-тся максимально благоприятные условия для их разгрузки и производительность центрифуги по твердому при работе на полидисперсных суспензиях с высоким содержанием как тонких, так и крупных фракций возрастает в несколько раз. То, что крупные фракции отделяются, уплотняются и транспортируют ся на меньших (чем тонкие) расстояниях от оси вращения, обеспечивает уменьшение нагрузок на шнеки и редуктор в несколько раз, сокращает расход энергии и износ деталей центрифуги в зоне загрузки И разгрузки твердого. Наружный шнек при этом практически не подвергается износу.

Благодаря тому, что крупные фракции разгружаются через окна 6 в корпусе ротора 1, предлагаа1Чая конструкция центрифуги помимо эффективного разделения полидисперсных суспензий, позволяет также в случае необходимости разделять твердый осадок на две фракции по крупности. Этим также исключается износ корпуса 1 ротора в зоне разгрузочных окон 7 для тонких фракций осадка.

Работа центрифуги по фиг. 2 осуиюствляется так жe как и центрифу1 и по ф|тг. 1 Вращательное движение сообщается от соответствующего привода корпусу 20 ротора, а шнеку 21 и связанному с ним шне ку 23 вращение передается от корпуса 2О также через редуктор. Подлежащая обработке суспензия подае ся при помощи непод1зижной питающей трубы 41 в загрузочную полость 39 внутрен него шнека 24 , где приобретает вращательное движение и под , действием центре бежной силы через окна 40 поступает во внутреннюю полость шнека 23, откуда через кольцевой порог ЗО и входы в пакет сепарирующих тарелок 27 параллельными потоками через межтарелочные пространст ва пакета и далее через кольцевой порог 29, через пакет сепарирующих тарелок 26 кольцевой порог 28, пакет сепарирующих тарелок 25, кольцевой порог 33 и окна 38 - в приемник фугата 42. Наиболее крупные фракции твердого осаждаются на стенках корпуса шнека 23 нрпосрецственно в зоне загрузки. Средние по крупности частицы выпадают частично в той же зоне частично - на пути следования до кольцевого порога 30. Основная же масса мелких частиц с остатками средних фракций осаждается в пакетах сепарирующих тарелок 27, 26 и 25. Соответствующим подбором параметров последних достигает ся выделение крупной группы тонких фрак ций в пакете сепарирующих тарелок 27, средней по крупности группы мелких фрак ций - в пакете сепарирующих тарелок 26 и самой тонкой части - в пакете сепарирующих тарелок 25. В результате через кольцевой порог 3 переливается уже осветленная жидкость - футат, которая через окна 38 поступает стационарный приемник 42. Крупные и средние фракции твердого осадка разгружаются щнеко -24 через окна 32 и 37 либо в соответствующий отсек приемника 43 (в случае раздельного использования получаемых фракций осадков), либо в при ник 44 (в случае объединения всех фракций). Отделенные в пакетах сепарирующих тарелок 25 - 27 тонкие классы осадков сгущаются, уплотняются и разгружаются соответственно шнеками 21-23 через разгрузочные окна 31, 34 и 36 в соот14ветствующнй отсек приемника 43 или в приемник 44, при этом осадок, разгружаемый lUHOKOM 22, выходит через окна 36 в корпусе 20. Благодаря тому, что каждый иа трех классов тонких фракций осадка сгущается, уплотняется и транспортируется изолированно друг от друга и от средних и крупных фракций, создаются особо благоприятные условия для их уплотнения и разгрузки. Кроме того, они транспортируются тремя щнеками, вследствие чего и площадь сгущения, а следователыю, и производительность по твердому при работе на суспензиях с большим содержанием тонких })ракций твердой фазы при прочих равных условиях увеличивается не менее, чем в три раза. При этом не происходит разжижения осадка жидкой фазой и влажность его получается минимальной. Помимо этого одновременно можно разделить твердую фазу на четыре класса и более по крупности и осуществлять тонкую классификацию мелких фракций осадка с выделением частиц крупйостью менее 23 мкм. Формула изобретения 1. Осадительная центрифуга, включающая корпус ротора с разгрузочными окнами, шнек для выгрузки осадка и пакет сепарирующих тарелок, отличающая. с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения при выделении двух и более фракций, она снабжена внутренним щнеком, установленным концентрично в основном и жестко связанным с корпусом ротора. 2.Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена рядом дополнительных шнеков, концентрично установленных в основном, причем четные шнеки, Начиная от основного, жестко соединены с корпусом ротора, а нечетные-с основны м. 3.Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ющ а я, с я тем, что она с набжена рядом дополнительных пакетов сепарирующих тарелок, расположенных на смежных шнеках, 4.Центрифуга по п. 1, отличающая с я тем, что в корпусе ротора выполнен ряд дополнительных разгрузочных -«он для кажпого шнека. д

Фиг.1 3