Фильтрующая центрифуга для разделения суспензий Советский патент 1978 года по МПК B04B3/00 

ФИЛЬТРУЮОЛАЯ ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

(54) СУСПЕНЗИИ

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил, в истности к фильтрующим центрифугам.

Известна фильтрующая центрифуга для разделения суспензий, вклюгающая кожух, ротор, имеющнй торцовую стенку, сито, установленное в роторе с образованием кольцевой камеры для фильтрата, патрубок для подвода суспензии, выпусюгую камеру для отвода фильтрата и устройство для удаления фильтрата 1.

Однако известная центрифуга не обеспечивает достаточно высокой производительности.

Целью изобрете1шя является повыше1ше производительпости центрифуги.

Поставлешая цель достигается тем, что в предлагаемой фильтрующей це 1трифу1е для разделе1шя суспензии вьшускная камера для отвода фильтрата расположена концентрипю оси ротора за его торцовой стенкой и связана замкнутым соединительным каналом с кольцевой камерой для фильтрата, а устройство для удаления фильтрата расположено в вьтускной камере, при этом расстоя1ше от оси ротора до замкнутого соединительного каш

jiai в выпускной камере превышает расстояние от оси ротора до сита.

Устройство для удаления фильтрата представляет собой центральное переливное отверстие в вы. пускной камере для отвода фильтрата и может быть вьпюлиено в виде черпательной трубки, установленной с возможностью радиального перемещения в вьтускной камере для отвода фильтрата.

Кроме того, устройство для удаления фильтрата представляет собой ряд отверстий с запорными устройствами в наружной стенке вьт скной камеры.

При этом кожух вьшолнен герметичным и снабжен трубопроводом, связьшаюдим его с компрессором.

Кольцевая камера для фильтрата связана с воздухоотсасьшающим устройством и имеет обратный клапан для вьтускя воздуха.

Вьшускная камера для отвода фильтрата снабжена Трубой для подвода вспомогательной жидкоета.

На фиг. 1 схематически изображена фильтрующая центрифуга для разделения суспензии, продольньш разрез; на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1 с выпускной камерой, связанной замкнутым кольцевым каналом с кольцевой камерой для фильтрта; на фиг. 3-7 - варианты вьшо/шения фильтруняцей центрифуги с символически представленными признаками, продольный разрез; ка фиг. 8 вариант вьтолдания центрифуги с воздухоотсасывающим устройством; га фиг. 9 - вариант выполнения центрифуги с запорным устройством и воздухоотсасьшающим устройством; на фиг. 10 - вариант выполнения центрифуги с воз;о оотсасывающим устройством; ка фиг. 11 - вариант выполнения центрифуги с воздухоотсасьтающим устройством, служащим также для отвода филырата на фиг. 12 - вариант выполнения центрифуги с сифонным устройством; на фиг. 13 - вариант вьшолнения центрифуги с сифонным устройством и обратным клапаном; на фиг-14 и 15 - варианты вьшолнения центрифуги согласно фиг. 11; на фиг. 16 и 17 - варианты вьшолнения центрифуги согласно фиг. 9 с устройствами для удале шя филтрата в виде жидкостных струйных насосов; на фиг. 18 - вариант вьтолнения центрифуги с поплавком для регулирования удаления жидкости из кольцевой камеры.

Центрифуга (фиг. 1, 2.) включает кожух 1, установленный в нем на валу 2 ротор 3 с торце вой стенкой 4, размещенное в роторе сито 5 с образованием между последним и обечайкой ротора кольцевой камеры 6 для фильтрата, патрубо 7 для подвода суспензии, выпускную камеру 8 для отвода фильтрата.

Вьшускная камера 8 для отвода фильтрата расположена концентрично оси ротора 3 за его торцовой стенкой 4 и связана через отверстие 9 замкнутым соединительным каналом 10 с отверстием 11 кольцевой камеры 6 для фильтрата.

Устройство для удаления фильтрата вьшолнено в виде черпательной трубки 12, расположенной в выпускной камере 8, при этом расстояние от оси ротора 3 до замкнутого соединительно1о канала 10 в вьшускной камере 8 превышает расстояние от оси ротора 3 до сита 5.

На сите 5 может быть уложено фильтровальное полотно 13 для осаждения на нем осадка 14 твердого ве1цества.

Устройство для вьшода осадка из ротора вкл чает приемник 15 с исполнительным меха1шзмом 16 и жвлоб 17 для отвода твердого вещества из ротора.

Выпускная камера 8,для отвода фильтрата снабжена трубой 18 для подвода вспомогательной жидкости и поддержания, таким образом, в ней заданного уровня жидкости.

Вспомогательная жидкость может быть подведена также с помощью черпательной трубки 12,

Кожух 1 вьшолнен герметичным и соединен трубопроводом 19с кo лpeccopoм (на чертеже ш показан) для возможности создания повышенного давления газа в его внутренней полости. Ba.j 2 снабжен герметичным уплотне1шем 20.

Центрифуга работает следующим образом.

При норлельном давлении внутри кожуха 1 и вращакидемся роторе 3 через трубу 18 поступает столько жидкости, что уровень в кольцевой камере 6 достигает фильтровального полотна 13 или устанавливается несколько выше последнего, благодаря этому весь воздух из кольцевой камеры 6 вытесняется, при этом конец черпательной трубки 12 отклоняется радиально внутрь ротора. Затем при помощи испошштельного механизма 16 в ротор 3 вводится суспензия, при этом фильтрат вытесняет жидкость из кольцевой камеры 6 или вместе с ней вытекает из нее до тех пор, пока во внутренней полости ротора 3 и в выпускной камере 8 не установится одинаковьй уровень.

Это движение жидкости поддерживается тем, что при помощи черпательной трубки 12 уровень в вьшускной камере 8 к началу подачи суспензии быстро изменяется так, что между вьшускными и впускными отверстиями 9 и И образуется перепад давления, вследствие чего фильтрация ускоряется. По сравнению с внутренней полостью ротора 3 теперь в кольцевой камере 6 снаружи фильтрунхцего полотна 13 образуется создающее подсос разрежение, зависящее от разницы уровней жидкостей в вьшускной камере 8 и в кольцевой камере 6. Это разрежение удерживается в равновесии со столбом жидкости h. Эта разница в давлении зависит от соответствующего центробежного ускорения, от плотности жидкости и от разницы h уровней жидкости. Каждая порция жидкости, удаляемая из осадка 14 через сито 5 в кольцевую камеру 6, тотчас же вновь компенсируется удалением такого же количества жидкости, осуществляемого черпательной трубкой 12.

Для достижения повыщенного подсоса имеющейся в фильтращ1онном осадке 14 жидкости при нормаль}1ом давлении в кожухе 1 через трубу 18 в вьтускиую камеру 8, и, следовательно, в кольцевую камеру 6 подводится такое количество жидкости, что сито 5 и фильтровальное полотно 13 пропитьшаются этим слоем яшдкост. При радиально ожлоненном внутрь ротора Koinie черпательной трубки 12 суспензия поступает в ротор до полного покрытия фильтровального полотна 13 сита 5.

Далее внутренняя полость центрифуги в нащле фильтра1у1и подвергается воздействию высокого давле шя газа, подаваемого по трубопроводу 19 в кожух 1. Одновремешю жидкость удаляется черпательной трубкой 12, при этом внутрен1ШЯ полость ротора и выпускная камера 8 находится под действием высокого давления газа. Это давле1ше обеспечивает движение жидкости через впускные и вьшускные отверстия 9 и 11 в кольцевую камеру 6, которая, по-прежнему, находится под нормальным давлением. Однако при достаточно высокой скорости врШ-цения центрифуги сохраняется столб h, которьш создает п ютиводавлеиие, удерживающее перепад давле1шя в кольцевой камере 6 и внутри кожуха 1.

В предлагаемой центрифуге можно реализовать фильтрацию с разным давлением, а также и в атмосфере инертного газа.

По заданным значениям перепада давления, размерам и рабочим характеристикам сепаратора, свойствам жидкости и допускаемому давлению в кожухе 1 определяются необходимые геометрические размеры вешускной камеры 8, в частности, ее внутренний диаметр.

В изображешюй на фиг. 3 центрифуге устройсгео для удаления фильтрата представляет собсй центральное переливное отверстие 21 в стенке выпускной камеры 8 для отвода фильтрата. Расстояние от кромки передасвного отверстия 21 до оси ротора 3 превышает расстояние от оси poTojpa до сита 5, но меньше, чем расстояние от оси ротора 3 до впуосных отверстий 11.

В варианте выполнения центрифуги на фиг.4 заданный уровень жидкости в вьтускной камере 8 может быть установлен с помощью трубки 22, при этом кромка переливного отверстия 21 в стенке выпускной камеры 8 расположена на таком же, примерно, расстоянии от оси ротора 3, как и сито 5.

.; .,

В варианте вьшолнения центрифуги на фиг. 5 устройство для удаления фильтрата представляет собой ряд выполненных в стенке выпускной камеры 8 отверстий 23 с запорными устройствами в виде тяг 24, при этом отверстия могут быть расположены на различных расстояниях от оси ротора 3 и перекрыты запорным устройством выборочно в процессе вращения центрифуги.

Труба 18, установленная в вьшускной камере 8 служит для ввода яшдкости в нее и вытеснения воздуха из кольцевой камеры 6 в Начале филтрации.

В варианте выполнения центрифуги на фиг. 6 в вьшускной камере: 8. имеется запорное устройство 25 для предотвраще1Шя предварительного с;шва жидкости до момента вытеснения воздуха из кольцевой камеры 6.

В изображенной на фкг. 7 це} трифуге запорное устройство 26 соединено с вьшускным отвер|Стием 9 и служит для регулирования выхода жидкости в направлении стрелки 27.

Отсасывающее воздействие на осадок в этом случае также достигается за счет изменения столба жидаости, находящегося под действием цеитрабеж 1ой силы.

В центрифуге на фиг. 8 выпускная камера примыкает к выпускным отверстиям 9, а черпательная трубка 2 установлена с возможностью радиального перемещения, благодаря чему разностью уровней 28 и 29 жидкости в кольцевой камере 6 и вьтускной камере 8 поддерживается определенный столб жидкости, служащий для образования разрежения в кольцевой, камере 6, при этом обеснечивается достаточное отсасьшающее воздействие на осадок 14 на сите 5.

Для ВОЗМОЖ1ГОСТИ осуществления оптимального отсасьшающего воздействия, которому может . препятствовать давление, паров жидкоста, в тор1 вой стенке 4 ротора выполнено отверстие 30 (фиг. 8,9), соединенное с воздухоотсасьюакйцим устройством 31, при зтом отверстие для отсоса воздуха может быть соединено с последним через укрепленный на торцовой стенке ротора 3 трубсяровод 32 {фиг. 10).

В центрифуге ш фиг. 11 наружная стенка 33 выпускной камеры 8 соединена с кожухом 1 (ш фиг. 11 не показан) и между ними установлены кольцевые впючные уплотнения 34.

Выпускное отверстие 9 вьислнеио в обечайке 35 ротора и соединено с питающим насосом 36.фильтрат может быть удален с помощью пат рубка 37. В указанной цетгрифуге возможно регулирование отсоса жидкости из осадка при цент{Ж1фуп1рова11ии и по окончании основной фильтраирии.

В варианте Ььшолнения центрифуга на фиг. 12 в начале фильтрации кольцевая камера 6 и вьтускная камера 8 заполняются жидкостью до начала слива жидкости через кромку центрального переливного отверстия 21. При этом вследствие одинакового расстояния до оси ротора сита 5 и верхней кромки перегородки 38 воздух из кольцевой камеры б вытесняется в направлении к центру ротора и проходит че{3ез осадок.

При образовании соответствующего столба жидкости в вьтускной камере 8 происходит отсос жидкости из полости/39, при зтом отсасьюающее действие передается на кольцевую камеру 6 и вызывает дополнительный эффект подсоса в осадке.

О1фот1ое устройство 40 на выходе из выпускной камерь 8 служит для устранения проннкаш я в нее воздуха из окружающей атмосферы.

В кольцевой камере 6 для фильтрата может быть устано}злен обратный клапан 45 (фиг. 13) для вьтуска воздуха.

Де 1трифуга на фиГ. 14, в основном, по конструкции аналогией це1ггрифуге на фиг. И, но 3 ней ш наруж51ой поверхности ротора 3 между радлальны ш перегородками установлены поводковые лопатки 42.

В этом случае в начале процесса сепарации вьтускное отверстие 43 закрыто посредством запорного клапана 44, При вращении ротора и кольцевой камеры под действием вытеснения воздуха через сито 5 может образовьшаться жидкостное кольцо, высота которого зависит от расположения сливного отверстия 45. Прн открыва1ши вьшускного отверстя 43 хаадкостное кольцо сокращается нacтoл кo, что на сите 5 образуется столб жидкости, величина которого до вьо ускиого отверстия 43 опрсделяе.тся центробежной силой и гидростатическим подсосом.

в варианте вьтолнеш на фиг. 15 центрифуга работает по тому же прищцшу, что и на фиг. 14

Для обеспечения меньшего жи.цкостного трения кольцевые перегородки 46 расположены на меньшем расстоя1ши одна от другой. Паря;;у с наличием вьшускных отверстий 43 с зшшрными клапанами 44 имеются сливные отверстия 47.

Варианты вьшолнекия воздухоотсасьшающего устройства в соответствии с фиг. 16 и 17 включают жидкостно-струйные насосы 48. При этом вытекающая из кольцевой камеры 49 жидкость течет под давлением в сужаннцуюся трубку 50 и из сопла 51 в виде, струи переходит в полость 52, на нижнем конце которой она {фиг. 16) входит в вьшускное отверстие 53 кольцевой камеры 49 и далее в вьшускиую камеру 54. При этом вся жидкость, текущая через вьтускное отверстие 53, про ходит через насос 48. Вследствие уменьшения проходного сечения сопла 51 образуется струя, в которой жидкость имеет повышенную скорость и, следовательно, пониженное давлеюче. Благодаря этому из полости 52 засасьтается и увлекается окружающий-воздух. Поскольку полость 52 через отверстие 55 отсоса и канал 56 соединена с кольцевой камерой 49, то находящийся в ней воздух также отсасьшается.

Жидкость в трубке 50 в случае использования варианта на фиг. 16 является вспомогательной и подается через подводящую трубу 57, а в случае варианта на фиг. 17 она является вытекающим из кольцевой камеры 49 фильтратом. После начала процесса центрифугирования подача вагомогательной жидкости (фиг. 16) может регулироваться. По окончании процесса приводится в действие водноструйньш насос 48 (фиг.16), при этом уровень жидкости, в вьшускной камере 54 понижается. Благодаря этому достигается то, что кольцевая камера 49. большей частью заполненная воздухом, оказьтается под действием разрежения, за счет которого осадок, расположенный на сите 58, высушивается.

В центрифуге на фиг. 17 фильтрационная жид кость поступает в кольцевую камеру 49 через патрубки 59, которые выступают за поверхность стенки 60 ротора и их 1ш){шие кромки расположены ниже впускного отверстия 55 канала 61, В связи ,с этим в кольцевой камере остается воздушная подушка, с помощью которой можно управлять .процессом центрифугирования путем гидродинамического отсоса.

В центрифуге на фиг. 18 кольцевая камера соединейа с внутренней полостью ротора через патрубки 59, а с атмосферой - через дроссельное устройство 62 с коническим элементом 63, расположенным в выпускном отверстии 53 и соединенным через штангу 64 с поплавком 65. Находящийся, примерно, на уровне 1шжнего конца патрубков 59 поплавок 65 подпру):й1нен таким образом, что установленная на опору 66 пружина 67 стремится открыть дроссельное устройство. На радиально по отношению к нему раотоложенной части кольцевой камеры 49 размещен отражательный клапан

68, который пропускает стремящуюся выйш из кольцевой камеры жидкость, но препятствует проникнове1гию ее в камеру 49.

В центрифуге на фиг, 18 на вращающийся ротор подается суспензия, при этом усилие пружины 67 преодолевается центробежными силами дроссельного устрюйства 62, которое закрывается и не позволяет жидкости выхогщть из него. Воздух, вытесняемый из кольцевой камеры, может стравливаться через обратный клапан 68. Уровень жидкости поднимается радиально, достигает кромок патрубков и затем подхватьюает поплавок, а дроссельное устройство 62 открьшается. Если из кольцевой камеры 49 вытекает больше жидкости, чем втекает, дроссельное устройство 62 вновь сразу же запирается- Таким образом, поддерживается равповесное состояние, при этом с одной стороны поддерживается закрытьш в радиальном направлении столб жидкости между ситом 58 с осадком и вьтускным отверстием 53 и, с другой стороны, благодаря наличию обратного, клапана 68, поддерживается воздушная Подушка. Возможность поддержания воздушной подушки в камере снижает затраты, которые необходимы для полного удаления воздуха,

/

В состоянии покоя центрифуги дроссельное устройство 62 открьшается, и жидкость может вытекать из кольцевой камеры 49,

Следует также отметить, что в предлагаемой центрифуге воздух может быть заменен любым другим газом.

Формула изобретения

1,Фильтрующая центрифуга для разделения суспензий, включакицая кожух, ротор, имеющий торц вую стенку, рито, установленное в роторе с образованием кольцевой камеры для фильтрата, патрубок для подвода суспензии, вьтускную камеру для отвода фильтрата и устройство для удаления фильтрата, отличающаяся тем, что, с целью повьпиения производительности центрифуги, выпускная камера для отвода фильтрата расположена концентрично оси ротора за торцовой сте1жой последнего и связана замкнутым соединительным кашлом с кольцевой камерой для фильтрата, а устройство для удаления фильтрата расположено в вьшускной камере, при этом расстояние от оси ротора до замкнутого соединительного канала в вьтускной камере превышает расстояние от оси ротора до сита.

2,Центрифуга по п. 1, о т л и ч а юта яс я тем, что устройство для удаления фильтрата представляет собой центральное переливное отверстие в выпускной камере для отвода фильтрата,

3,Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что устройство ivia удаления вьтолнено в виде черпа1ельной трубки, усгановленноГ; с возможностью радиального перемещения в вьтускной камере для отвода фильтрата.

Приоритет по пунктам: 11.12.72 по пл.1-5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

gtB

Фиг.З

it в

fPuzA

х

.V-1

/ а

-25

I.

NNS

Ч

,,,,.,-ifU-U

3

26

Риг. 7

28

33

34

fPuz. i1

Фиг. to

fff

/

Г Д ; л

38

/

39

(Риг. 12 Фиг. 13

ШГ

.X)dS /7

fi6

Фиг. 15 А - (риг. /4

-.

«

58

55/ 66 61 53 61 63

Фиг. 18