ротор центробежного сепаратора для жидкости

Формула изобретения

Ротор центробежного сепаратора для жидкости, включающий цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов и размещенную центрально подводящую трубу с конусообразным диском, расположенным над днищем основания, отличающийся тем, что каждый разделительный элемент представляет собой радиально расположенную съемную камеру, заполненную полыми волокнами, при этом обращенная к крышке стенка камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения, а стенка камеры, обращенная к подводящей трубке, выполнена перфорированной, и в зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка, образующая выводной канал для очищенной жидкости, причем на конусообразном диске подводящей трубки укреплены радиально ребра для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике центрифугирования и может быть использовано для разделения жидкостей по принципу сепарирования в тонких потоках с помощью полых волокон в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий молочной, пищевой, микробиологической отраслях, в том числе для концентрирования растворов высокомолекулярных веществ.

Известен ротор центробежного сепаратора для жидкости, включающий цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов в виде пластин с шипиками для тонкослойного разделения, размещенную центрально подводящую трубку с конусообразным диском, расположенным над днищем основания и устройство для сбора и отвода легкой и тяжелой жидкостей и твердых частиц /I/.

Недостатком известной конструкции ротора является то, что она не обеспечивает ламинарное течение вертикального потока жидкости, вследствие его большого поперечного сечения.

Поверхность осаждения, а следовательно индекс производительности ротора невысоки, поэтому высокое качество разделения неоднородных систем можно достигнуть лишь при очень низких производительностях сепаратора. Вихреобразный характер движения потока жидкости между пластинами является одной из главных причин недостаточно высокого качества разделения жидкости.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности и улучшении качества разделения жидких неоднородных систем, а также возможность разделения коллоидных систем или растворов.

Технический результат достигается тем, что в предложенном роторе центробежного сепаратора для жидкости, включающем цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов и размещенную центрально подводящую трубку с конусообразным диском, расположенным над днищем основания, каждый разделительный элемент представляет собой радиально расположенную съемную камеру, заполненную полыми волокнами, при этом обращенная к крышке стенка камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения, а стенка камеры, обращенная к подводящей трубке, выполнена перфорированной, и в зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка, образующая выводной канал для очищенной жидкости, причем на конусообразном диске подводящей трубки укреплены радиально ребра для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 схематично изображает продольный разрез ротора; фиг. 2 разрез А-А фиг.1; фиг.3 съемную камеру в аксонометрии и фиг.4 одну из боковых граней съемной камеры.

Ротор центробежного сепаратора для жидкости включает цилиндро-коническое основание 1 с днищем 2, связанную с ним крышку 3, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов 4 и размещенную центрально подводящую трубку 5 с конусообразным диском 6, расположенным над днищем основания.

Каждый разделительный элемент 4 представляет собой радиально расположенную съемную камеру 7, заполненную полыми волокнами 8. Обращенная к крышке 3 стенка 9 камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения. Стенка 10 камеры, обращенная к подводящей трубке 5 выполнена перфорированной. В зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка 11, образующая выводной канал 12 для очищенной жидкости. На конусообразном диске 6 подводящей трубки укреплены радиально ребра 13 для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора.

Съемные камеры 7 стянуты со стороны наружной цилиндрической грани 14 стянуты сеткой 15. В верхней части они связаны между собой кольцевым резиновым уплотнением 16. Крышка ротора связана с основанием при помощи гайки 17.

Каждая съемная камера 7 имеет вертикальные боковые грани 18 и 19 и плоское днище 20, имеющее форму усеченного конуса (см. фиг.3). Полые волокна 8 заполняют весь внутренний объем камер так, что торцевые концы волокон с одной стороны образуют наружную цилиндрическую грань 14, а с другой стороны соприкасаются с перфорированной стенкой 10. Днище камеры 7 имеет основания, расположенные на радиусах r и R от вертикальной оси вращения (см. фиг.4). Две вертикальные стороны граней 18 или 19 имеют размеры h и Н, где h высота наружной цилиндрической грани 14, Н высота перфорированной стенки 10. Криволинейная сторона плоской грани 18 или 19 выполнена по гиперболе. Изменение высоты граней подчиняется уравнению гиперболы.

На фиг. 4 также указаны величины Н_z переменное значение высоты плоской грани 18 или 19 и r_z радиус точки на образующей конического днища 20, для которой определяется H_z.

Конструкция съемных камер обеспечивает постоянство величины площади их вертикальных цилиндрических сечений, обусловленное формой гиперболоида вращения. Из этого условия следует, что

где a угол конусности конического днища 20;

Z вертикальная координата, отсчитываемая от нижнего основания конуса с радиусом R.

Полученная зависимость между параметрами H_z, h, H, R, r_z, Z и a определяет форму съемной камеры.

Ротор работает следующим образом.

Исходная жидкость подается под небольшим напором в цилиндрическую часть подводящей трубки 5, затем в полость, образованную коническим днищем 20 съемных камер 7 и конической поверхностью днища 2 основания 1. Кольцевой поток жидкости огибает кромки съемных камер 7 и устремляется вверх, омывая с периферии цилиндрические грани 14 камер 7, стянутые сеткой 15. Попадая в полые каналы волокон 8, жидкость разделяется на множество капиллярных потоков, меридионально направленных от периферии к их вершине, с углами наклона к оси вращении, определяемыми стенкой 9 и днищем 20 камеры 7.

Форма камер 7 обеспечивает постоянство площадей вертикальных цилиндрических сечений, что гарантирует равенство меридиональных скоростей потоков жидкости по длине волокон.

Под действием центробежных сил более плотные включения, растворенные в жидкости или находящиеся в ней в коллоидном состоянии, оттесняются в зоны каналов волокон, наиболее удаленные от оси вращения ротора. Выделившиеся включения образуют плотную пленку, движущуюся вдоль стенок полых волокон навстречу основному потоку жидкости. Стекающие из волокон капли концентрата собираются в шламовой зоне ротора. По мере накопления концентрат вытесняется к кольцевому зазору между крышкой ротора 3 и стенками 9 камер 7 и отводится отдельно от очищенной жидкости одним из известных устройств, например, напорным диском. Вытекающая из верхних отверстий волокон очищенная жидкость поступает через перфорированные стенки 10 камер и перфорированную обечайку 11 в цилиндрический зазор между подводящей трубкой 5 и стенкой обечайки и движется по нему вверх и выводится напорным диском (на чертеже не изображен).

Конструкция ротора позволяет повысить производительность сепаратора и улучшить качество разделения жидких неоднородных систем, в частности содержащих высокомолекулярные вещества.