центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды "центрограф"

Формула изобретения

Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающая корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, размещенные неподвижно внутри ротора мембранные фильтры с патрубками отвода фильтрата и легкой фракции, расположенное в основании ротора средство отвода из зоны разделения тяжелой фракции, а под его крышкой - средство подачи среды в зону разделения, и устройство подвода среды в ротор, содержащее неподвижную питающую трубу, расположенную соосно с ротором в его нижней части, и прикрепленный к крышке ротора полый вращающийся цилиндроконический обтекатель, нижний торец которого размещен с зазором в выпускном отверстии питающей трубы, отличающаяся тем, что указанное устройство снабжено установленной на корпусе центрифуги дополнительной питающей трубой, выходной участок которой расположен внутри обтекателя соосно с основной питающей трубой, и размещенной на крышке ротора камерой с напорным диском, сообщающейся с полостью обтекателя и основной питающей трубой при помощи системы трубопроводов, расположенных в корпусе центрифуги, при этом она снабжена средством магнитной обработки поступающей среды, представляющим собой цилиндрический патрон с магнитом внутри него, прикрепленный к нижнему торцу обтекателя для совместного вращения, причем патрон укреплен таким образом, что его верхняя часть расположена с зазором в дополнительной питающей трубе, а нижняя часть - в основной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для разделения многокомпонентных жидких сред в поле действия центробежных и вихревых подъемных сил и может быть использовано в пищевой, микробиологической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, содержащая корпус с патрубками подвода суспензии и отвода фильтрата и осадка, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор с днищем и крышкой и размещенный внутри него на днище цилиндрический мембранный фильтр с расположенным на его торце диском, снабженный электромагнитным устройством для регенерации фильтрующей поверхности (SU 1611449 А1, В 04 В 1/10, 07.12.90).

Недостаток этой центрифуги заключается в том, что она обеспечивает разделение среды лишь на две фракции и в ней невозможна саморегенерация мембранного фильтра. Наличие электромагнитного устройства усложняет ее конструкцию.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающая корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, размещенные неподвижно внутри ротора мембранные фильтры с патрубками отвода фильтрата и легкой фракции, расположенное в основании ротора средство отвода из зоны разделения тяжелой фракции, а под его крышкой - средство подачи среды в зону разделения и устройство подвода среды в ротор, содержащее неподвижную питающую трубу, расположенную соосно с ротором в его нижней части, и прикрепленный к крышке ротора полый вращающийся цилиндроконический обтекатель, нижний торец которого размещен с зазором в выпускном отверстии питающей тpyбы (RU 2155102 С1, В 04 В 1/10, 27.08.2000).

Недостатком известной центрифуги является то, что при разделении тонкодисперсных сред и выделении растворенных веществ из жидкости необходимы мембраны с размером пор от 0,05 ммк до 0,5 ммк. При их использовании производительность центрифуги значительно снижается.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени разделения многокомпонентных жидких сред путем выделения как тонкодисперсных компонентов, так и растворенных веществ в жидкости при обеспечении высокой производительности центрифуги.

Для достижения этого результата в предложенной центрифуге для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающей корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, размещенные неподвижно внутри ротора мембранные фильтры с патрубками отвода фильтрата и легкой фракции, расположенное в основании ротора средство отвода из зоны разделения тяжелой фракции, а под его крышкой - средство подачи среды в зону разделения и устройство подвода среды в ротор, содержащее неподвижную питающую трубу, расположенную соосно с ротором в его нижней части, и прикрепленный к крышке ротора полый вращающийся цилиндроконический обтекатель, нижний торец которого размещен с зазором в выпускном отверстии питающей трубы, указанное устройство снабжено установленной на корпусе центрифуги дополнительной питающей трубой, выходной участок которой расположен внутри обтекателя соосно с основной питающей трубой, и размещенной на крышке ротора камерой с напорным диском, сообщающейся с полостью обтекателя и основной питающей трубой при помощи системы трубопроводов, расположенных в корпусе центрифуги. Она снабжена средством магнитной обработки поступающей среды, представляющим собой цилиндрический патрон с магнитом внутри него, прикрепленный к нижнему торцу обтекателя для совместного вращения.

Патрон укреплен таким образом, что его верхняя часть расположена с зазором в дополнительной питающей трубе, а нижняя часть - в основной.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схеметично изображен продольный разрез центрифуги.

Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды включает корпус 1, установленный в нем вертикально на валу 2 цилиндроконический ротор 3 с основанием 4 и крышкой 5, размещенные неподвижно внутри ротора мембранные фильтры 6 и 7, расположенное в основании ротора средство отвода из зоны разделения тяжелой фракции, состоящее из напорного диска 8 и патрубка 9, а под крышкой ротора - средство подачи среды в зону разделения, состоящее из камеры 10 и размещенного в ней напорного диска 11, и устройство подвода среды в ротор, содержащее основную неподвижную питающую трубу 12, расположенную соосно с ротором в его нижней части, прикрепленный к крышке ротора полый вращающийся цилиндроконический обтекатель 13, нижний торец которого размещен с зазором в выпускном отверстии 14 основной питающей трубы, установленную на корпусе центрифуги дополнительную питающую трубу 15, выходной участок которой расположен внутри обтекателя соосно с основной питающей трубой, и размещенную на крышке ротора камеру 16 с напорным диском 17, сообщающуюся с полостью обтекателя и основной питающей трубой при помощи системы трубопроводов 18, расположенных в корпусе 1. К нижнему торцу трубы 15 и к напорному диску 17 прикреплена цилиндроконическая обечайка 19, образующая со стенкой обтекателя внутри него зазоры для протока поступающей среды в камеру 16. Центрифуга снабжена средством магнитной обработки поступающей среды, представляющим собой патрон 20 с постоянным магнитом 21 внутри него, прикрепленный к нижнему торцу обтекателя для совместного вращения. Патрон 20 укреплен таким образом, что его верхняя часть 22 расположена с зазором 23 в дополнительной питающей трубе 15, а нижняя часть с зазором 24 - в основной питающей трубе 12.

Мембранный фильтр 6 содержит цилиндрическую обечайку 25 и цилиндроконическую обечайку 26, выполненные из мембран и образующие камеру 27 сбора и отвода фильтрата через каналы 28 в днище. Обечайка 25 образует кольцевой зазор 29 с цилиндрической стенкой ротора, а обечайка 26 - кольцевой зазор 43 со стенкой обтекателя 13.

Мембранный фильтр 7 представляет собой цилиндроконическую камеру 31 с мембранными стенками 32 и 33, образующими со стенками ротора и мебранного фильтра 6 зазоры 34, 35 и 36 для протока и отвода легкой фракции в патрубок 37, расположенный концентрично питающей трубе 12, и в канал 38 напорного диска 8, соединенного с патрубком 9 отвода тяжелой фракции. На напорном диске 11 в камере 10 установлен фильтроэлемент 39 с образованием полости 40 для отвода части отфильтрованной жидкой фракции из разделяемой среды, сообщенной посредством каналов 41 с камерой 27 и каналов 28 с патрубком 42.

Центрифуга работает следующим образом.

Многокомпонентная жидкая среда по дополнительной питающей трубе 15 поступает в зазор 23. При вращении патрона 20 с постоянным магнитом 21 поток среды в указанном зазоре приобретает вихревое движение и на него воздействует вращающееся магнитное поле. При воздействии последнего и вихревом характере движения потока диспергированные и растворенные в среде компоненты коагулируют. После магнитной обработки среда движется по зазору 30 в камеру 16 и из нее напорным диском 17 отводится в трубопроводы 18, расположенные в корпусе 1, и в основную питающую трубу 12. При движении среды по зазору 24 на нее повторно воздействует вращающееся магнитное поле, что повышает эффективность процессов, протекающих при магнитной обработке.

Из питающей трубы 12 разделяемая среда направляется в зазор 43, где при вращении обтекателя 13 в потоке создается вихревое движение и осуществляется предварительная фильтрация среды через мембранную стенку 26 неподвижного мембранного фильтра 6.

При протоке среды над фильтроэлементом 39 часть жидкости отфильтровывается и из полости 40 фильтрат через каналы 41 поступает в камеру 27. Основной поток напорным диском 11 подается в зазор 29. Далее при движении среды в зазорах 29, 34 и 35 происходит разделение на фракции под действием центробежной силы и фильтрация среды через мембранные стенки фильтров 6 и 7. Легкая фракция выводится по каналу 36 через патрубок 37. Тяжелая фракция выводится из ротора по каналу 38 напорного диска 8 и патрубок 9. Фильтрат из камеры 27 мембранного фильтра 6 и цилинроконической камеры 31 мембранного фильтра 7 отводится через патрубок 42. В процессе работы центрифуги при врещении ротора в зазорах между поверхностями вращающихся и неподвижных элементов жидкая среда приобретает вихревое движение. Вихри потока и возникающая при этом вихревая подъемная сила не позволяют твердым частицам, содержащимся в разделяемой среде, оседать на поверхности фильтрующих мембран, что обеспечивает их саморегенерацию и эффективную фильтрацию разделяемой среды. Создание вихревых потоков в тонком слое среды, ее магнитная обработка и разделение под действием центробежных сил в роторе обеспечивают эффективную работу центрифуги и позволяют повысить ее производительность.

В предложенной центрифуге можно использовать мембраны различной пористости, что позволяет расширить область ее технологического применения и повысить степень разделения среды.