центробежный аппарат

Формула изобретения

1. Центробежный аппарат для разделения гетерогенных сред, включающий корпус, установленное в нем на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков и лопастей, патрубки для ввода исходной суспензии и вывода сгущенной суспензии, втулку, установленную на валу, и цилиндрический ротор, установленный с зазором относительно корпуса, отличающийся тем, что втулка имеет в боковой поверхности отверстия, связывающие полость между валом и втулкой с каналами, выполненными в ступице лопастного колеса, и камерой для отвода фугата, а цилиндрический ротор укреплен на нижнем диске лопастного колеса и перекрывает расположенную ниже втулку.

2. Центробежный аппарат по п.1, отличающийся тем, что на наружной цилиндрической поверхности ротора расположены продольные лопатки.

3. Центробежный аппарат по п.1, отличающийся тем, что между валом и втулкой установлена винтовая вставка с углом подъема винтовой линии 5-30°.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центробежным аппаратам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центрифуга [1], содержащая неподвижный корпус и расположенный в нем на приводном валу пакет конических тарелок с турбинной мешалкой. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: сложность изготовления, сборки и балансировки вращающихся элементов центрифуги; значительная металлоемкость и повышенный расход потребляемой энергии; низкая производительность и высокая концентрация твердой фазы в фугате.

Известен центробежный аппарат для разделения суспензий [2], содержащий корпус, укрепленное на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков, образующих камеру для входа суспензии и камеру для отвода осветленной фракции, патрубок для подачи суспензии и патрубок для выгрузки осадка. Вал аппарата выполнен полым и имеет центральное сливное отверстие и ряд отверстий в стенке, связывающих полость вала с камерой для отвода осветленной фракции, при этом камера для входа суспензии расположена над камерой для отвода осветленной фракции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центробежный аппарат для разделения суспензий [3], содержащий корпус, установленное в нем на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков и лопастей, патрубки для ввода исходной суспензии и вывода сгущенной суспензии, а также установленную на валу с возможностью осевого перемещения втулку. Кроме этого устройство включает цилиндрический ротор (турбинку), установленный с зазором относительно корпуса.

Недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса разделения суспензий, так как весь поток поступающей суспензии проходит через лопастное колесо и разделяется в нем, что неизбежно приведет к взмучиванию высокодисперсной твердой фазы, движущейся к периферийной щели, вследствие малого пути осаждения. Кроме того, турбинка, установленная на нижней части лопастного колеса, не обеспечивает направленного движения сгущенной суспензии вдоль стенок корпуса аппарата. Эксплуатация данных аппаратов требует создания равномерного расхода исходной суспензии и небольшого изменения размера частиц твердой фазы. В противном случае может наступить неустойчивый режим разделения и возможен такой вариант, когда сгущенная суспензия начинает двигаться не к периферийной щели, а в камеру для отвода осветленной фракции.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы аппарата, улучшить качество разделения суспензий, обеспечить непрерывность процесса разделения суспензий с большим соотношением размеров частиц, значительно уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Это достигается тем, что предлагаемый центробежный аппарат, содержащий корпус с технологическими патрубками и установленным в нем на валу лопастным колесом, снабжен втулкой, которая имеет в боковой поверхности отверстия, связывающие полость между валом и втулкой с каналами, выполненными в ступице лопастного колеса, и камерой для отвода фугата, а цилиндрический ротор укреплен на нижнем диске лопастного колеса и перекрывает расположенную ниже втулку. На наружной цилиндрической поверхности ротора расположены продольные лопатки. Между валом и втулкой установлена винтовая вставка с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов.

Использование в центробежном аппарате втулки с отверстиями, установленной с зазором относительно вала и соединенной с каналами в ступице лопастного колеса, обеспечивает вывод очищенной жидкости из центральной части корпуса аппарата из под нижнего диска лопастного колеса, где влияние вихревых потоков минимально. С помощью цилиндрического ротора, укрепленного на нижнем диске лопастного колеса, поддерживаются высокие окружные скорости потока суспензии в зазоре между ротором и корпусом, что способствует эффективному осаждению высокодисперсной твердой фазы на стенке корпуса аппарата. Продольные лопатки исключают проскальзывание и отставание жидкостного потока относительно наружной поверхности ротора. Винтовая вставка с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов способствует выводу очищенной жидкости из ротора аппарата.

На чертеже представлен центробежный аппарат, вертикальный разрез.

Аппарат состоит из корпуса 1 с патрубком 2 вывода сгущенной суспензии в нижней части. В верхней части корпуса на крышке 3 в подшипниковой опоре 4, содержащей подшипники 5, установлен вал 6, на котором укреплена с зазором втулка 7 с помощью гайки 8. На втулке 7 укреплено лопастное колесо 9, состоящее из профилированных дисков, соответственно верхнего 10 и нижнего 11, и лопастей 12. Лопастное колесо 9 образует камеру ввода исходной суспензии. В стенках втулки в нижней ее части и в верхней имеются отверстия 13 и 14 для отвода фугата. В ступице лопастного колеса выполнены радиальные каналы 15, совпадающие с отверстиями 13 во втулке 7 и соединяющие полость 16 между ней и валом с камерой 17 отвода фугата. На нижнем диске 11 лопастного колеса укреплен цилиндрический ротор 18 с лопатками 19. Между валом 6 и втулкой 7 установлена винтовая вставка 20 с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов. В крышке 3 аппарата размещена загрузочная камера 21 с патрубком 22 для подачи исходной суспензии и приемник 23 фугата с патрубком 24. Вращение на вал аппарата передается от электродвигателя 25 посредством клиноременной передачи.

Центробежный аппарат работает следующим образом.

Подлежащая разделению среда через входной патрубок 19 поступает в загрузочную камеру 18 и далее в лопастное колесо 9, где за счет действия центробежной силы суспензия отбрасывается к стенке корпуса аппарата и происходит ее разделение в зазоре между корпусом 1 и ротором 18. Сгущенная суспензия движется вдоль стенки корпуса к патрубку 2, а очищенная жидкость огибает ротор и через каналы 15 в ступице центробежного колеса и отверстия 13 во втулке 7 поступает в полость 16 и, поднимаясь вверх по внутренней поверхности втулки 7 и винтовой поверхности вставки 20, через отверстия 14 во втулке переливается в приемник 23 фугата и через патрубок 24 выводится из аппарата. Количество и размеры каналов 15 определяются исходя из доли отводимого фугата и обеспечения требуемой скорости движения жидкости в камере отвода фугата. Для уменьшения содержания высокодисперсной твердой фазы в фугате на нижнем диске лопастного колеса укреплен ротор 18, обеспечивающий высокие центробежные ускорения в потоке суспензии, движущейся в зазоре между корпусом и ротором, и выполняющий роль дополнительной поверхности осаждения. Длина ротора выбирается исходя из скорости и времени осаждения твердой фазы в зазоре между ним и корпусом аппарата. Сгущенная суспензия отводится из корпуса 1 через патрубок 2 на дальнейшую переработку.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить непрерывность процесса разделения жидких сред с большим интервалом дисперсного состава твердой фазы и расхода суспензии; повысить надежность работы аппарата и качество разделения суспензии за счет подачи исходной суспензии в зону максимальных центробежных ускорений и уменьшения содержания твердой фазы в фугате в 1,5 раза; уменьшить дисперсность твердой фазы в очищенной жидкой среде.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №347088, В 04 В 5/12, 1963.

2. Авт. свид. СССР №528120, В 04 В 5/12, 1976.

3. Авт. свид. СССР №1007741, В 04 В 5/12, 1983 - прототип.