Центробежный сепаратор для разделения суспензий Советский патент 1977 года по МПК B04B1/10 

1

Изобретение касается отдепения твердых веществ от жидкости и относится к центробежным сепараторам для раздепеция суспензий.

Известны анапогичные сепараторы, содержащие установленный на валу ротор, выполненный в виде конического барабана с верхним большим основанием, крышкой и днищем, устройство для подвода суспензии, камеру для вывода осадка, которая образована крышкой и горизонтальной пластиной, установленной на валу в барабане, устройства для отвода жидксх;ти и выгрузки осадка, а также привод Щ

Однако эти сепараторы недостаточно эффективны в работе.

С целью повышения эффективности раздепенвя в предлагаемом центробежном сепараторе ротор имеет чашеобразную форму, горизонтальная пластина установлена с образованием кольцевого зазора, а во внутренней полости ротора под горизонтальной пластиной на валу установлен диск, причем между диском и внутренней-поверхностью ротора имеется зазор, а между торцовой поверхностью циска и торцовой поверхностью горизонтальной пластины - канал для исходной разделяемой суспензии.

При этом устройство для выгрузки осадка состоит из поворотных платформ, на которых размещены ковши, снабженньш кулачковым устройством для их подъема над ротором при выгрузке осадка и последующего опускания. В камере для вывода осадка установлена каретка, планетарно связанная с поворотными платформами, Устр9йство для отвода жидкости представляет собой сопла, вставленные в отверстия днища ротора.

Кроме того, вокруг крышки ротора установлен цилиндрический сборник осадка, снабженный природом. В.сборнике радиально установлены ножи для удаления осадка с его поверхности. Через внутреннюю полость ротора проходит вал, а устройство для подвода суспензии состоит из вертикального канала и радиальных расточек, выполненных в валу; кулачковое устройство связано с поворотной кареткой. На периферии поворотной каретки установлены плуги, расположенные в зазоре между горизонтальной пластиной и внутренней поверхностью ротора.. На фиг. 1 схематично : изображен описыпаемый центробежный сепаратор, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез фиг. 1; на фиг, 3сепаратор, вид сверху:, на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 3} на фиг. S - разрез В-В фиг. 3; не фиг. 6 - разрез Г-Г фиг. 4; на фиг. 7 сечеше Д-Д фиг. 1; на фиг. 8 и 9 сечение Е-Е фиг. 5; на фиг. 10 - элемент, несущий ковши, в аксонометрии; на фиг. 11 привод и пл&нетарная зубчатая передача в аксонометрии; на фиг. 12 - ковшовая платформа, вид сверху; на фиг. 13 - то же, ковш поднят; на фиг. 14 - то же, ковш опущен; на фиг. 15 - разрезЖ-Ж фаг. 12; на 4sir. 16 - разрез 3-3 фиг. 13j на 4мг, 17 разрез И-И фиг. 14. Центробежный сепаратор для разделения суспензий содержит ротор, ус -ройство для подвода суспензии, камеру для вывода осадка, устройства для отвода жидкости и выгруаки осадка и привод. Ротор 1 сепаратора выполнен чашеобразным, Пбд ним установлено устройство для отвода жидкости, выполненное в виде кольцевого поддона 2. Жидкость попадает в поддон из ротора 1 через выпускиое сопла 3. Ротор установлен на валу 4 и имеет днище б и крышку 6. Устройство для подвода сус-. певзй в ротор содержит патрубок 7. Между Зкрышкой 6 и горизонтальной пластиной 8, установпенной на валу в роторе, образована камерадля вывода осадка. Под пластиной 8 внутри ротора установлен шеек 9 с образованием зазора между его краями н внутренней поверхностью ротора, причем между торцовой поверхностью диска н TqpaoBofi поверхностью пластины 8 имеется канал для исходной разделяемой суспензии. Уст{эойство для выгрузки осадка содержит поворотные ковши 1О, установленные на ося поворачивающихся вокруг вала 4. Ковши опи раются на каретку 11, вращающуюся вокруг вала,и крепятся на поворотщ 1Х платформах 12, которые вращаются на каретке 11 и также поворачиваются относительно централ ного вала 4. Таким образом каретки 11 и каждая поворотная платформа 12 находатся в планетарном зацеплении. Скорость вращения ка ретки. 11 несколько больше, чем вала 4 и ротора.. Например, если вал и ротор вращаются со скоростью ЗООО об/мин, то каретка 11 совершает 3002 об/мин. В этом, случае каждый ряд ковшей 10 вращается вокруг каретки 11 со скоростью 2 об/мин, а каждая поворотная платформа 12 вращается на каретке 11с небольшой скоростью. Л ля подъема и опускания ковшей имеется кулачковое устройство с поверхностями 13 (для подъема) и 14 (для опускания;, которое перемещается вместе с кареткой 11. На каретке установлены плуги 15 для разрыхления шламового уплотнения, расположенные в зазоре между пластиной 8 и внутренней поверхностью ротора. Вокруг, ротора размешен вращающийся цилиндрическйй сборник 16 осадка. Во внутренней полости сборника радиально установлены ножи 17 для удаления осадка с его поверхности. Рама центробежного сепаратора содержит основание 18, состоящее из переднего и заднего швеллеров 19 и 2О и продольных щвеллеров 21 и 22. /Зва вертикальных передних уголка 23 служат в качестве опоры для передней части выпycкaю цeгo жидкость поддона 2. Швеллеры 24 установлены впереди швеллеров 21 и 22, а поддерживающая поддон пластина 25 расположена между швеллерами 24 и уголками 23 и поддерживает заднюю часть поддона 2. Швеллеры 24 размещены над ротором 1, их верхние концы поддерживают конструкцию 26, состояшую из пластиньь 27, пластины 28 и двух боковых пластин 29 и 30. Лополнительные уголки 31 и 32 отходят от швеллеров 21 и 22 и поддерживают регулируемое крепление 33 электродвигателя. Горизонтальная рама 34 расположена между швеллерами 24 и поддерживает другое крепление 35 электродвигателя. Поддон 2 имеет кольцевую нижнюю стенку 36, наружную стенку 37 и внутреннюю стенку 38 и снабжен корытом 39 для удерживания жидкости. Наружная стенка 37 выполнена с ободком 40. Нижнее сопло 41 направляет жидкость из выпускного отверстия 42. Ротор имеет закругленное днише 5, кото-, рое переходит в узкую верхнюю крайнюю часть 43, имеющую выступающий наружу фланец 44 с ободком 45. Лнище имеет центральное Отверстие 46, через которое проходит вал 4. В край отверстия входит кольцевой выступающий; фланец 47 вала 4, прикрепляемый болтами48. . В отверстии 49 для выпуска жидкости вставлены сопла/50, опущенные ниже уровня края поддона 2 так, что выпускаемая жидкость беспорядочно не разбрасывается под действием центробежной силы. Жидкость из сопл 5О выбрасывается наружу к цилиндрической стенке 37 поддона, собирается в нем и выпускается через нижнее сопло 41. Лиск 9 имеет центральное отверстие 51, через которое проходит центральный вал 4. Лкск 9 и пластина 8 поддерживаются распорными узлами 52, включающими верхшою и нижнюю распорные втулки 53 и 54. Пластина 8 опирается на кольцевой эаппечик 55 центрального вала 4.

Крышка 6 расположена на некотором расстоянии от ппастины 8 и прикреплена болтами к ободку 45 фланца 44. Она имеет большое центральное отверстие 56 и служит для ограничения твердых частиц, которые по даются вверх по окружности пластины 8 при помоши шламовых плугов 15. Первая зубчатая шестерня 57 планетарной передачи прикреплена болтами к пластине 8 и приводит Б движение поворотные платформы 12. Вал 4 выполнен с каналом 58, соединенным с муфтой 59Jпри помощи которой суспензия подается к каналу 58 под давлением. ВерхНИИ конец канала 58 соединяется с серией радиальных расточек 60 (см, фиг. 5), направляющих суспензию в центр ротора 1,

Каретка 11 включает верхнюю кулачковую плиту 61 (см. фиг, 4, 5 и 6), нижнюю пластину 62 для плугов и среднюю раздепнтельную пластину 63. Эти пластины скреплены вместе.

Каждая ковшовая поворотная платформа 12 (см, фиг. 4, 5 и Ю) закреплена на одном из йубчатых колес 64 планетарной передачи. Причем каждая поворотная платфор.va и соединенное с ней зубчатое колесо планетарной передачи расположены между верхней кулачковой плитой 61 и нижней пластиной 62 и находятся в горизонтальной плоскости разделительной пластины 6 3, Каждая поворотная платформа и ее зубчатое колесо 64 планетарной передачи могут врашаться самс тоятельно вокруг центрального вала в5 Противополож1&1е концы каждого вала -3;; закреплены в отверстиях 66 и 67 верхней кулачковой ппиты 61 и ппастины 62 (см. фиг.4 ). Кроме самостоятельного вращения каждая поворотная платформа может поворачи ваться относительно .центрального вапа4. Когда кулачковая плита 61 медленно перемещается вокруг основной шестерш 57 планетарной передачи (солнце) примерно на 2 об/мин, то два губчатых колеюа 64 медленно поворачиваются вокруг шестерни 57 (солнце), заставляя тем самым поворотные платформы поворачиваться относительно валов 65 так, что отдельные ковши 1О будут поворачиваться относительно этих валов. Из-за многоступенчатого планетарного соединения между валом 4 и валами 65 и ковшами 1О различные ковши будут перемещаться в пространстве по гипоциклоиде, но по отношению к периферии ротора 1 они будут далать повторяющиеся тангенциальные проходы через шламовое кольцо, которое собирается в периферийной зоне ротора. Каждый проход будет постепенно удаляться по окружности от предыдущего прохода.Кольцевая, закрываюи1ая ротор крышка t; образует шламовое перекрытие, поперек которого поднятые уплотне1шые кусочки шла.ма выбрасываются нарухсу из поднятых ковшей. Образующая перекрытие крышка 6 вместе с круглой горизонтальной ограждающей стенкой 68, расположенной непосредственно }iaii ней, ограничивает канал 69 (см.фиг. 5) для отвода наружу уплотнешоых кусков шлама.

Каждая из двух.поворотных платформ преставляет собой толстую кольцевую пластину 7О, имеющую восемь периферийных прямоугольных вырезов 71 (по одному вырезу дл каждого ковша). Каждый ковш 1О включает деталь корпуса 72 и прямоугольную хвостовую часть 73, которая свободно п;х:ажена внутри каждого выреза 71 и крепите;; :ам при помощи поперечного поворотного пальца.

Корпус 72 имеет форму ящика, образован наружной боковой стенкой 74, внутр нней стенкой 75, задней стенкой 76 и нижней стенкой 77. Передняя и верхняя стороны каждого ковша открыты. Поворотные платформы 12 вращаются по часовой стреле (см. фиг. 1О), а направляющие кром.си аружной 74 и нижней 77 ti..;eior форму кромок ножа.

Поворотные ппйт-фсиг-i 2 перемещаются с бопьг.юй скоростью по окружности относигельно ценгралького вала 4, и поэтому они Г)са премя подвергаются воздействию большой центробежной силы. Центробежная, сипа, которая создается в результате вращения повооотных платформ вокруг своей оси, незначительна. В связи с этим каждая твердая частица, находящаяся в ковше Ю, стремится выброситься радиапьно наружу из ротора. Каждый ковш, продвигаясь тангенциально через твердое вещество, поднимаемое плутами

15, заполняется твердым шламом.

При работе сепаратора каждый ковш, поворачиваясь, занимает такое положение, при котором его открытая направляющая сторона оказывается обращенной наружу от ротора. При этом ковш зацепляется с одной из поверхностей 13 купачкового устройства 78 и поднимается.

Кулачковое устройство (см. фиг, 5, 8 и 9) прикреплено горизонтальными болтами к кронщтейну 79, который прикреплен к конструкции 80 в виде револьверной головки.

Последовательность операций подъема и опускания ковша схематично показана на фиг. 12-17. На фиг. 12 и 15 один из ковшей Ю изображен в положении, при котором он взаимодействует с неподвижной поверхностью кулачка при отклонении ковша вверх относительно поворотного штифта 81. фит. 13 и 16 изображен ковш в положемии.при котором он достигает своей паин(.1сшей точки яа поверхности 13, При таком положении центробежная сипа, действующая на ковш, заставляет его отбрасываться в направлении наружу, и ковш отходит ОТ поверхнсх:ти 13 и движется вправо (пунктирная пиния). Так как открытая сторона ковша в это время обращена радиапьно наружу, то уплотненный кусок шлама из ковша выбрасываегся наружу и проходит нац крышкой 6 (см. фиг. 5) к медленно вращающемуся сборнику 16.Затем ковщ возвращается в свое нижнее положение дтья зачерпывания шл ма (см. фиг, 12 и 15), Из-за посто$гнно действуюшей на ковщ центробежной силы он бу- дет отходить от кулачковой поверхности 13 и взаимодействовать с кулачковой поверхностью 14 на кулачковой плите 61, Для этого разгрузочное отверстие 82 выполнено относительно большим и имеет fD -образную форг му. Внутренний край разгрузочного отверстия скошен-Так, что каждый ковш 10 сталкивается с кулачковой поверхностью 14 и его хвостовая часть 73 скользит по этой поверхности. Хотя задняя стенка 77 ковша будет находиться напротив кулачковой поверхности 13, центробежная сила будет удерживать ковш на некотором расстоянии от нее. Так как в сепараторе шестнадцать ковшей, то кольцо из шлама (см, фиг, 5} повторно обрабатывается ковшами в шестнадцати местах по периферии каретки 11, В результате ковщи 1О переносят относительно большое количество шлама в сборник 16. Привод сепаратора осуществляется от двигателя 83 с валом 84. От-двигателя усилие передается на вал 4 через приводной механизм 85, объединеннь1й с ременно-шкивовым узлом-86, в состав которого входят бесконечный приводной ремень 87, разъемный, смещаемый пружиной приводной шкив 88 и приводной шкив 89 с плоской поверхностью. Первый шкив крепится на приводном валу двигателя, а другой шкив - натяжном валу 90. Натяжной вал закреплен в верхнем и нижнем подшипниках 91 и 92 и опирается на соответствующие поперечины 93 и 94, расположенные между швеллерами 24. На натяжном валу 9О расположен многоканавочный приводной шкив 95 и горизонтальные беско}5ечные ремни 96, проходящие вокруг шкива 95 и также вокруг приводного шкива 97 на центральном привод)ом валу 4; При вращении ручки 98 в одном или другом на.-равионии продольное положение двигателя 83 меняется. Это приводит к изменению соотношения между выходным jianoM 84 двигателя 83 и це)тралы ым валом 4 с целью иэмии1;)111я скорости, Ковшовая каретка 11 может вращаться о CKOpocTbtoj нескО( гIpeвьшJaюшeй скоость ьрашения ротора 1 и центрального вла 4.-Таким образом, необходимое различие корости на 2 об/мин между кареткой 11 и отором может быть получено при гюмоши лока шестерен. Центральный приводной вал 4 установлен подшипниках 99 и 100 и снабжен у верхнего конца частью 101, выступающей над ротором и несущей звездочку 1О2 (см, фиг. 1 и 2), которая при помощи ряда бесконечных цепей 103 приводит в движе1ше подобную звездочку 1О4 на другом натяжном валу 1О5, установленном в подшипниках 1Ов и 107. На нижней части натяжного вала 1О5 расположена шестерня 1О8, которая сцеплена, с шестерней 109, установленной на натяжном валу 110 (см. фи;г. 11), установленном в подшипниках 111 и 112. Шестерня 113 на верхнем конце натяжного вала 110 сцеплена с приводной шестерней 114 каретки, прикреппеняойболтами 115,(см.фиг.4) к верхнему концу приводной втулки 116. Эта втулка скользяще посажена на среднюю часть центрального вала 4 и имеет внутренний вкладыш 117. Приводная втулка 116 снабжена выступающим наружу болтовым фланцем 118, прикреплешсым к кулачковой плите 61, Диаметры двух звездочек, 1О2 и 104 равны, а диаметры и число зубьев на шестернях 1О8 и 114 также подобраны соответствующим образом. Две шестерни 109 и 113 образуют зубчатую передачу, которая вызывает вращение приводной шестерни 114 со скоростью на 2 об/мин большей, чем скорость шестерни 108, Таким образом достигается различие в скорости, причем вращается со скоростью ЗООО об/мин, а ковшовая каретка 11-ЗОО2 об/мин. Собирающий шлам сборник 16 и ограждающая шлам стенка 68 составляют перевер1 утый поддонообразный собирающий шлам и разгружающий узел 119, расположенн1 1й сверху ротора. Центральный вал 4 выходит наверх через отверстие 120 в стенке 68, Узел 119 выполнен с возможностью ьфаще- ния с Относительно медле1шой скоростью вокруг этого вала. На выходном валу 121 электродвигателя установлен шкив 122, Бесконечные 123 проходят вокруг шкива и сборника 16 так, что при включении электродвигателя узел 119 будет вращат :1ся со скоростью, например 2-4 об/мнн. Неподв1(Ж1&1е ножи 17 действуют вместе с медленно врашающейся сгенкой или сборником .16, При работе сепаратир.-j суспе тзия под давче.нием писгунает rfo вводнок-гу аа трубку 7 в

канал 58 центрального-вала, а затем наружу через радиальные расточки 60 попадает в центр ротора 1. В результате высокой ског рости вращения ротора твердые частицы суспензии отбрасываются радиально наружу через заполненный суспензией канал 69 и подают к периферийному краю ротора. Как только достаточное количество твердого вещества собирается вокруг пластины 8, появляется кольцевое шламовое уплотнение 124, j которое удерживает жидкую часть суспензии После этого жидкая часть суспензии под дей ствием силы тяжести заполняет нижнюю ротора под диском 9 до тех , пока она не сможет пройти через вьшускные сопла 3.

/Зля того чтобы зона, в которой образует ся шламовое уплотнение, не начала забиваться твердыми частицами, три неподвижных плуга 15 воздействуют на шлам, собирающийся в этой зоне. Освобожденный таким разом шлам стремится переместиться вверх по зазору между периферией пластины 8 и внутренней поверхностью ротора, откуда он периодически удаляется ковшами 10. Затем каждый наполненный ковш перемещается

внутрь ротора, где он сталкивается с воздействующей кулачковой поверхностью 13 и на-1чинает подниматься и изменять направление движения. Затем под действием центробежной силы уплотненный кусок шлама вы- зо брасываэтся наружу и попадает в цилиндрический сборник 16. Так как этот сборник вращается с относительно низкой скоростью. то неподвижные соскребывающие ножи 17 освобождают шлам, который падает под деист--35 вием силы тяжести и выгружается из сепаратора.

Формула изобретения 40

1. Центробежный сепаратор для разделения суспензий, включающий установленный на валу ротор с крышкой и днищем, устройство для подвода суспензии8 камеру для вывода 15 осадка, образованную крышкой и горизонтальной пластиной, установленной на валу в роторе, устройства для отвода жидкости и выгрузки осадка и привод, отличаюш| ийс я тем, что,.с целью тювышения эффективности разделения, ротор выполнен чашеобразным, горизонтальная пластина установлена с образованием кольцевого зазора, а во внутренней полости ротора под горизонтальной пластиной на валу установлен диск с зазором относительно внутренней поверхности ротора и с образованием между торцовой поверхностью диска и торцовой поверхностью горизонтальной пластины канала для исходной разделяемой суспензии, при этом устройство для выгрузки осадка состоит из поворотных платформ, на которых размещен ряд ковшей, взаимодействующих с кулачковым устройством для подъема ковшей над ротором при выгрузке осадка и их последующего опускания, причем в камере для вывода осадка расположена каретка, планетарно связанная с поворотными платформами, а устройство для отвода жидкости представляет собой сопла, вставленные в отверстия днища ротора.

2.Сепаратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что вокруг крышки ротора установлен цилиндрический сборник осадке, снабженный приводом, при этом во внутренней полости сборника радиально установлены неподвижные ножи для удаленпк осадка с его поверхности.

3.Сепаратсг по п. -t, и т ;7 ч ч а ю щ и и с л тем, что вал прокоцит через внутреннюю полость ротора, а устройство для подBo/ia суспензии состоит из вертикального канапа и радиальных расточек, выполненнь1х в валу.

4.Сепаратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что кулачковое устройство связано с поворотной кареткой.

5.Сепаратор по п. 1, о т л и ч а ю щи йся тем, что на периферии поворотной каретки установлен ряд ппугов, расположенных в зазоре между горизонтальной пластиной и внутренней поверхностью ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № ЗО4982, кл. В 04 В 1/08, 1971.

У . . ш -t-Цц..

TH:|Jlly 1

Klllllil

А-А 2627 / / сш Фиг.2 Iff

k 5 44,

Q О О

57

72

78

77

74

Фиг.Ш f

И

L

V1Q

76

I

7

Фиг.1 ФигП