Центробежный аппарат для сгущения шлама

 

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ СГУЩЕНИЯ ИШАМА по, авт. св.№ 457489, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлических ; потерь аппарата, он снабжен, установленным неподвижно внутри фильтрующего элемента вершиной вниз усечен ным конусом с закрепленными на его наружной поверхности винтовыми направляющими пластинами. (П О :о сд со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 (61) 457489 (21) 3588183/23-26 (22) 29.04.83 (46) 07,06.84. Бюп. В 21 (72) С.А. Ершов, В.П. Колос, Ю.И. Иаксимовский и В.Н. Сорокин (71) Институт ядерной энергетики

AH Белорусской ССР (53) 621 ° 928.37(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 457489, кл, В 03 В 5/32, 1970.

„„SU„,1095999 A (д) В 03 В 5/32 (54) (57) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ

СГУЩЕНИЯ ШПАМА по. авт. св.У 457489, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь аппарата, он снабжен установленным неподвижно внутри фильтрующего элемента вершиной вниз усечен ным конусом с закрепленными на его наружной поверхности винтовыми направляющими пластинами.

1095999

Изобретение относится к аппаратам для центробежного отделения жидкости от твердых материалов, предназначено для сгущения шламов, например, перед фильтрацией.

По основному авт.св.N - 457489 известен центробежный аппарат, содержащий корпус, внутри которого расположен фильтрующий элемент, .установленный на вертикальном валу, и трубы для подвода исходного питания и отвода сгущенного продукта и фильтрата, разгрузочное устройство в виде воронки, соединенной с трубой отвода фильтрата и оснащенной направляющими 1 1 °

Недостаток известного аппарата— наличие высоких гидравлических потерь связанных с налипанием слоя шлама значительной толщины на фильтрующий элемент, неравномерной подачей жидкости. через фильтрующий элемент; а также наличием вращательного движения фильтрата во внутренней полости фильтрующего элемента.

При работе устройства часть частиц попадает с потоком на фильтрующий элемент. Поскольку размеры частиц больше отверстий фильтрующего элеЗО мента, то они накапливаются на его цилиндрической поверхности в виде слоя, увеличивая сопротивление для прохода жидкости. Удержание слоя шлама на поверхности фильтрующего элемента осуществляется за счет превышения силы трения над силой тяжести. Сила трения слоя о поверхность фильтрующего элемента пропорциональна коэффициенту сцепления слоя с поверхностью и сумме сил, прижимаю40 щих слой. К ним относятся силы, образующиеся за счет динамического давления потока, перепада давления на слое и фильтрующем элементе. Сопротивление вращающегося потока фильтрата во внутренней полости фильтрующего элемента значительно выше сопротивления незакрученного потока, что является причиной высоких гидравлических потерь в устройстве. .50

Цель изобретения - снижение гид Равлических потерь аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что центробежный аппарат для

Сгущения шлама снабжен. установленным неподвижно внутри фильтрующего элеИента вершиной вниз усеченным конуicox с закрепленными на его наружной поверхности винтовыми направляющими пластинами.

На чертеже представлен центробежный аппарат, общий вид.

Аппарат включает корпус, состоящий из цилиндрической 1 и конической

2 частей, разгрузочную камеру 3, тангенциальный патрубок 4 с задвижкой, фильтрующий элемент 5, воронку 6, трубу 7 для удаления фильтрата, верхнюю крышку 8, питающий патрубок 9, привод 10, полый вал 11, окна 12, лопатки 13, конус 14, направляющие пластины 15. Между конусом 14 и фильтрующим элементом 5 образована полость 16. Фильтрующий элемент 5 размещен на вертикальном полом валу

11, соединенном с приводом 10. Питающий патрубок 9 размещен внутри полого вала 11.

Центробежный аппарат для сгущения шлама работает следующим образом.

Исходный материал поступает по патрубку 9 через полый вал 11 и окна

12 на вращающуюся крышку 8, которая посредством направляющих лопаток

13 сообщает поступающему материалу вращательное движение. Под действием возникающих при этом центробежных сил крупные частицы шлама отбрасываются к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса 1 и под действием силы тяжести перемещаются в коничес-. кую часть 2, где дополнительно сгущаются, а затем разгружаются через тангенциально установленный патрубок

4 с задвижкой Скорость разгрузки регулируется задвижкой. Тонкий шлам с жидкостью фильтруется через перфорированную поверхность фильтрующего элемента 5. Образовавшийся на поверхности фильтрующего элемента 5 осадок непрерывно удаляется с нее суммарным действием центробежных сил и потоком жидкости. Жйдкость, прошедшая через фильтрующий элемент 5, попадает в воронку 6 и удаляется из аппарата через .трубу 7.

Иатериал, поступающий в аппарат, приобретает вращательное движение.

Крупные частицы шлама под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности корпуса. При взаимодействии с неподвижной стенкой частицы закручиваются и на них начинает действовать сила Магнуса, направленная по радиусу к центру.

Под действием этой силы часть круп 3 1095 ных частиц осаждается на фильтрующем элементе. Кроме того, осаждается значительное количество частиц малого размера. Частицы подсасываются к фильтрующему элементу, двигаясь против направления действие центробежных сил, они удерживаются на, фильтрующем элементе достаточно прочно, поскольку как только частица коснулась поверхности фильтрующего зле- 10 мента, на нее начинает действовать дополнительная удерживающая сила, пропорциональная перепаду давления на фильтрующем элементе. Центробежные силы, действующие на частицы, не обеспечивают их отрыва от поверхности фильтрующего элемента, поскольку при цилиндрической форме фильтрующего эпемента действие цен-. тробежньгх отрывных и гидродинамичес- щ ких удерживающих сил направлены вдоль радиусов и компенсируют друг друга.

Отрыв слоя шлама происходит в основном под действием силы тяжести и осевой нисходящей скорости потока. Слой шлама отрывается от поверхности фильтрующего элемента не по всему периметру, а на отдельных участках. Сопротивление фильтрующего элемента в месте отрыва слоя резко падает и поток устремляется сквозь участки с малым сопротивлением. При этом происходит резкая турбулизация потока в кольцевом зазоре между корпусом и фильтрующим элементом. В этом случае

35 гидравлические потери аппарата возрастают по двум причинам: из-за роста степени турбулентности и из-за увеличения количества частиц, осаждающихся на фильтрующем элементе. Другим источником гидравлических потерь аппарата является вращательное двиl жение фильтрата во внутренней полости фильтрующего элемента. Потери давления во вращающемся потоке пропорцио- 45 нальны квадрату окружной скорости.

С целью обеспечения отрыва слоя частиц малой толщины от поверхности

: фильтрующего элемента последний выполнен в форме усеченного конуса, 50 сужающегося книзу. В этом случае сила, действующая на слой, раскладывается на радиальную и осевую сос999 4 тавляющне. Если радиальная составляющая компенсируется гидродинамическими силами, то осевая составляющая, направленная вниз, складывается с силой тяжести и гидродинамической составляющей от нисходящего потока фильтрата и обеспечивает отрыв слоя частиц малой толщины. Экспериментальные:исследования величины угла наклона. фильтрующего элемента к вертикальной оси показали, что при углах

О

1 Э меньших 6, влияние уклона складывается незначительно. При углах наклона от 6 до 12 обеспечивается отрыв о частиц от фильтрующево элемента практически полностью. При толщинах слоя до одной частицы гидравлические потери минимизируются. При дальнейшем увеличении угла наклона образующей гидравлические потери от налипания частиц остаются минимальными и постоянными. Однако суммарные гидравлические потери устройства возрастают вследствие значительного уменьшения проходного сечения воронки и ново:рота потока на угол более 90 . Для аппаратов малой производительности угол наклона образующей фильтрующего элемента составляет 6-9, а большой производительности — 9-12

С целью устранения гидравлических потерь устройства от вращательного движения фильтрата в полости фильтрующего элемента необходимо раскрутить поток на выходе из фильтрующего элемента. Для этого в полости фильтрующего элемента устанавливают неподвижно конус, вершина которого закреплена в воронке. Для плавного торможения вращающейся жидкости пластины закрепляют на образуницей конуса по винтовой линии. При торможении жидкости кинетическая энергия вращательного движения переходит в потенциальную энергию давления. В результате суммарный перепад давлений на устройстве снижается.

Таким образом, гидравлические потери аппарата при оснащении его конусом с винтовыми направляющими пластинами и выполнении фильтрующего элемента коническим снйжаются в два раза.

Вщщдц Заказ 3678/4 Тираж 535 Gagnscsoe