Устройство для разделения суспензий

 

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий, содержащих твердые частицы из упругосжимаемого материала, используемым в горнодобывающей, химической, пищевой и других отраслях промышленности и позволяет достигнуть уменьшения энергетических затрат на процесс разделения. Устройство содержит рабочую камеру в форме диффузора с перфорированными стенками, входной и выходной патрубки и сборник жидкости, причем угол конусности диффузора не более 30°, а нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту. Суспензия через входной патрубок поступает в рабочую камеру, из которой жидкость под действием давления выходит через перфорированные стенки в сборник, а твердая фаза образует "поршень", состоящий из частиц, движущихся под действием давления в камере к выходному патрубку. 1 ил.

09) (И) А1 (gg)g В 01 D 45/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4620471/31-26 (22) 14.11.88 (46) 15.11.90, Вюп. @ 42 (71) Ярославский политехнический институт (72) А,А.Шинаков, В.В.Туркин и B,В.Куликов (53) 66.067 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 367885, кл. В 03 В 5/32, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕ НЗИЙ (57) Изобретение относится к устройствам для разделения суспензии, содержащих твердые частицы из упругосжимаемого материала, используемым в горно-добывающей, химической, пищевой и других отраслях промышленности, Ю

Изобретение относится к технике разделения суспенэий на жидкую и -. твердую фазы, может быть использовано в химической, пищевой, горно-добывающей отраслях промышленности.

Цель изобретения — уменьшение энергетических затрат на процесс разделения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для разделения суспенэий содержит входной патрубок 1, присоединенный соосно к рабочей камере

2 с перфорированными стенками и имеющую форму диффузора, сборник 3 жидкости со сливным патрубком 4, выходной патрубок 5 для.вывода твердой фазы, 2 и позволяет достигнуть уменьшения энергетических затрат на процесс раз-. деления. Устройства содержит рабочую камеру в форме диффуэора с перфорированными стенками, входной и выходной патрубки и сборник жидкости, причем угол конусности диффуэора не более

30, а нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту. Суспензия через входной патрубок поступает в рабочую камеру, из которой жидкость под действием давления выходит через перфорированные стенки в сборник, а твердая фаза образует "поршень", состоящий иэ частиц, .движущихся под действием давления в камере к выходному патрубку.

1 ил. соединенный соосно с выходом иэ рабочей камеры 2.

Устройство работает следующим образом.

Суспензия (пульпа) через входной патрубок 1 поступает в рабочую камеру 2, через перфорированные стенки которой жидкая фаза выходит в сборник

3 и удаляется через сливной патрубок

4. Твердая фаза остается в камере 2, накапливается в ней вплоть до заполнения всего поперечного сечения камеры.

Создается "поршень", состоящий иэ тверцых частиц. По мере поступления пульпы "поршень нарастает на счет выделяемых из нее твердых частиц и закрывает часть перфорации. Сечение

1606156 для выхода жидкости уменьшается, растет сопротивление выходу, давление пульпы в рабочей камере увеличивается, При увеличении давления увеличивается усилие, действующее на "поршень", что приводит к движению последнего вдоль оси рабочей камеры. При смещении поршня площадь для выхода жид кости увеличивается, давление падает, вновь нарастает "поршень" и т.д. Таким образом происходит .колебателвный процесс. Практически движение "поршня" не прерывается. Твердые частицы, образующие "поршень", на выходе из рабочей камеры попадают в выходной патрубок 5, через который выводятся под действием сил тяжести. Таким.образом идет непрерывный процесс нарастаHHSr "поршня" C одной c oPoma H его разрушение с другой. По мере движения

"поршня" происходит дополнительное отделение жидкости с поверхности твердых частиц под действием сил тяжести. Эта жидкость стекает на стен- 5 ку камеры и через перфорацию. также удаляется в сборник 3. Естественно, что доля жидкости, отделяемой в этом

"вторичном процессе", невелика по сравнению с удаляемой под действием давления во входной зоне камеры (до поршня ).

Данное устройство позволяет разделить суспензии, содержащие твердые частицы как жесткие (с высоким модулем упругости), так и упруго сжимаемые (с малым модулем упругости). При этом, если первые могут быть разделены и в устройстве с цилиндрической камерой, то в данном устройсгве они будут разделяться с меньшими затрата10 ми энергии уже при малом угле конусности диффузора (3 ). Для суспенэии со сжимаемыми частицами цилиндрическая камера вообще не,пригодна — происходит заклинивание поршня, состоящего

11 и 45 из твердых частиц. Установка рабочей камеры так, что нижняя образующая ко- . нуса располагается под положительным углом к горизонту, позволяет дополнительно осушать .твердую фазу, без излишнего удлинения камеры, что также приводит к экономии энергии.

Форма диффузора обеспечивает воэможность расширения сжимаемых частиц при осевом перемещении и предотвращение таким образом заклинивания (остановки) "поршня", что обеспечивается уменьшением усилия со стороны твердой фазы на фильтрующую поверхность (стенку рабочей камеры).

Существенным параметром, влияющим на надежность работы, является угол конусности диффузора. Величина угла в значительной мере определяется модулем упругости материала твердых частиц. Для жестких частиц (например, песка) достаточно небольшого угла а в 3, чтобы значительно уменьшить (при сохранении длины рабочей камеры) силу трения "поршня", а значитнеобходимое давление в камере для его движения, что приведет к уменьшению энергетических затрат на процесс разделения (уменьшится мощность, насоса). Для сжимаемых частиц указанный угол недостаточен для предотвращения заклинивания "поршня", .т.е. он должен быть увеличен, Однако существует верхний .предел угла конусности. Он объясняется следующим, При малых углах раскрытия диффузора аксиальные силы, вызывающие перемещение "поршня" твердого материала вдоль оси, значительно больше, чем силы трения твердых частиц о фильтрующую поверхность.

В этом случае происходит самоочищение фильтра, т.е. новые частицы материала, пришедшие с суспензией (пульпой) вытесняют с фильтрующей поверхности частицы, осевшие на ней ранее, Наоборот, при некотором достаточно большом угле раскрытия диффузора скорость

"поршня при движении по диффузору уменьшается настолько, что частицы, прилегающие к стенкам, останавливаются, т.е. силы трения частиц твердого материала о фильтрующую поверхность будут больше, чем аксиальные силы по их перемещению к выходу из устройства. Таким образом, у стенок диффузора происходит слеживание твердого материала, приводящее к зарастанию фильтрующей поверхности и к резкому увеличению сопротивления фильтрации. В результате этого жидкость не будет успевать отделяться и устройство будет неработоспособно. .одтверждением существования верхнего предела угла KQHvcHocTH диффузора в устройстве для разделения суспензий являются эксперименты по разделению суспензии крошки каучука. При угле раскрытия диффуэора, равном

30, на поверхности диффузора нарастала "шуба" из крошки каучука и разделение пульпы не происходило.

Формула из обре те ния

Со с тави тель Л. Юлдашев а

Редактор А.долинич Техред М ходанич Корректор Л.Патай

Тираж 569

Подписное

Заказ 3509

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

16061

При использовании диффузора в качестве рабочей камеры разделителя суспенэий существенное значение приобретает угол наклона нижней образующей диффуэора к горизонту. 5

При отрицательном угле наклона образующей к горизонту появляется возможность высыпания твердой фазы из него под действием сил давления и тяжести, приводящая к разрушению

"поршня" и нарушению работы устройства.

Наоборот, положительный угол, вопервых, предотвратит разрушение поршня, во-вторых, будет способствовать дополнительному отделению жидкости (в "поршне") и, в-третьих, создает,. условия для уменьшения длины рабочей камеры, что способствует уменьшению р0 энергетических затрат.

56 6

Таким образом, нижняя обраэунзцая диффуэора должна быть расположена под положительным углом к горизонту вплоть до положения, соответствующего вертикальному положению оси камеры.

Устройство для разделения суспензий, включающее рабочую камеру с перфорированными стенками, входной и выходной патрубки и сборник жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат на процесс разделения, рабочая камера выполнена в форме диффузора о с углом конусности не более 30, причем нижняя о"разующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту.