Центрифуга

 

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Центрифуга включает установленный на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии. Внутри ротора размещен диск, разделяющий его внутреннее пространство на две части, и расположенную на нижней обечайке камеру сбора и отвода очищенной жидкости. Эта камера образована кольцевой вертикальной перегородкой, укрепленной на нижней обечайке и имеющей в нижней части отверстия, доля проходного сечения которых составляет 1-3% от проходного сечения отверстий для ввода суспензии. На диске укреплены лопасти, обеспечивающие вращение суспензии с угловой скоростью вращения ротора. Изобретение обеспечивает повышение эффективности разделения суспензии путем снижения турбулизации потока очищенной жидкости на выходе из ротора, а также безопасность процесса при разделении пожаро- и взрывоопасных суспензий. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий под действием центробежных сил, в частности к центрифугам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен центробежный аппарат для разделения суспензий [1], включающий корпус, укрепленное на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков, образующих камеру для входа суспензии и нижерасположенную камеру для отвода осветленной фракции, патрубки для подачи суспензии и выгрузки осадка, полый вал, имеющий центральное сливное отверстие и ряд отверстий в стенке, связывающих полость вала с камерой для отвода осветленной фракции.

Основным недостатком данного устройства является невысокое качество разделения суспензии вследствие взмучивания сгущенной суспензии, находящейся в корпусе аппарата, турбинкой ротора и захвата высокодисперсной твердой фазы восходящим потоком жидкости, поступающим через сливное отверстие в полый вал.

Известна центрифуга [2], содержащая ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных тарелей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения.

Недостатками указанного устройства являются малая производительность, ограниченная площадью проходного сечения щели между тарелями, низкое качество разделения суспензий вследствие захвата твердой фазы потоком очищенной жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга [3], содержащая ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных тарелей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, фильтр для очистки жидкости.

Недостатками указанного устройства являются малая производительность, ограниченная площадью фильтра; недостаточная степень разделения суспензии из-за невысокой скорости вращения ротора; невозможность использования данной центрифуги для разделения суспензий, содержащих потенциально опасные вещества, вследствие неполного удаления твердой фазы из ротора во время остановки его вращения, так как твердые частицы оседают на внутренней поверхности ротора (фильтра).

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества разделения суспензий за счет снижения турбулизации потока очищенной жидкости на выходе из ротора; повышении безопасности процесса при разделении пожаро- и взрывоопасных суспензий, обеспечивая их полное удаление при остановке вращения ротора, увеличении производительности центрифуги по очищенной жидкости.

Это достигается тем, что в предлагаемой центрифуге на диске ротора укреплены лопасти, при этом камера сбора и отвода очищенной жидкости образована кольцевой вертикальной перегородкой, укрепленной на нижней обечайке и имеющей в нижней части отверстия, доля проходного сечения которых составляет от 1 до 3% от проходного сечения отверстий для ввода суспензии в верхней обечайке ротора, причем расстояние от диска до верхнего края перегородки имеет величину не более (D₁ ²-D₂ ²)/D₃, где D₁ - внутренний диаметр обечаек; D₂ - наружный диаметр диска; D₃ - наружный диаметр кольцевой вертикальной перегородки.

На чертеже представлена центрифуга, продольный разрез.

Центрифуга состоит из корпуса 1 с патрубками 2, 3 и 4, соответственно, для ввода исходной суспензии, вывода очищенной жидкости и осадка, размещенный на валу 5 ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек 6 и 7. Между обечайками установлен диск 8, делящий внутреннее пространство ротора на две части. На поверхности диска установлены лопасти 9, обеспечивающие вращение суспензии с угловой скоростью вращения ротора. Внутри ротора на нижней обечайке установлена кольцевая перегородка 10 с отверстиями 11, образующая камеру 12 для сбора и отвода очищенной жидкости через сливные отверстия 13. На валу центрифуги расположено устройство 14 для перемещения нижней обечайки 6 ротора вдоль вала 5.

В верхней обечайке 7 выполнены отверстия 15 для входа исходной суспензии внутрь ротора. Привод ротора центрифуги условно не показан. Доля проходного сечения отверстий 11 в перегородке 10 составляет от 1 до 3% от проходного сечения отверстий 15 в верхней обечайке 7. Расстояние от диска 8 до верхнего края перегородки 10 составляет не более (D² ₁-D₂ ²)/D₃.

На чертеже показаны обозначения характерных размеров ротора центрифуги: D₁ - внутренний диаметр обечаек ротора центрифуги; D₂ - наружный диаметр диска; D₃ - наружный диаметр кольцевой вертикальной разделительной перегородки.

Центрифуга работает следующим образом.

Исходная разделяемая суспензия через входной патрубок 2 и отверстия 15 поступает в ротор, где под действием лопастей 9 и центробежной силы твердая фаза (осадок) направляется к внутренним стенкам ротора, а суспензия огибает диск 8, разворачивается на 180^o и направляется к разделительной перегородке 10. Очищенная жидкость через зазор между диском 8 и перегородкой 10, а также через отверстия 11 в перегородке поступает в приемную камеру 12. Далее очищенная жидкость через сливные отверстия 13 поступает в корпус и отводится из центрифуги через патрубок 3. Сгущенная суспензия (осадок) периодически выгружается из ротора путем раскрытия обечаек 6 и 7 при уменьшении скорости вращения ротора и осевом перемещении нижней обечайки 6 вдоль вала.

Кольцевая вертикальная перегородка, установленная на нижней обечайке ротора, позволяет уменьшить турбулизацию потока жидкости на выходе из ротора и таким образом снизить концентрацию твердой фазы в очищенной жидкости. Отверстия в нижней части кольцевой перегородки обеспечивают вывод очищенной жидкости по направлению движения жидкости в нижней части ротора, что значительно снижает образование вихревых потоков в жидкости возле внутренней поверхности нижней обечайки, а также исключает осаждение тонкодисперсной твердой фазы на поверхности нижней обечайки при остановке ротора. Доля проходного сечения отверстий в перегородке определяется отношением площади поперечного сечения отверстий в перегородке к площади поперечного сечения отверстий, расположенных в верхней обечайке ротора. Увеличение доли проходного сечения отверстий в перегородке свыше 3% приводит к возникновению циркуляционного потока жидкости в нижней части ротора, существенно снижающего качество разделения суспензии. Уменьшение доли проходного сечения отверстий ниже 1% значительно увеличивает время опорожнения ротора при плановой или аварийной остановке привода центрифуги. Расстояние между диском и перегородкой выбирается исходя из постоянства расходных характеристик жидкости через зоны, расположенные внутри ротора. При больших расстояниях между диском и перегородкой за счет возникновения циркуляционных потоков жидкости в нижней части ротора происходит захват тонкодисперсной твердой фазы и попадание ее в очищенную жидкость, что снижает качество разделения суспензий на 5-8%.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить производительность ~ на 20-30%, безопасность и качество разделения малоконцентрированных суспензий, содержащих тонкодисперсную кристаллическую и волокнистую твердую фазу с размером частиц менее 50 мкм. Центрифуга испытана при очистке промышленных и сточных вод ОАО "Полиэкс", содержащих микрокристаллическую целлюлозу, а также при разделении суспензий нитратов целлюлозы с концентрацией твердой фазы в исходной суспензии менее 1%. Качество разделения суспензий составило более 90%.

Источники информации 1. Авт. свид. СССР 528120, В 04 С 5/12, 1976.

2. Авт. свид. СССР 463334, С 22 В 9/02, 1973.

3. Авт. свид. СССР 1043882, В 04 В 1/10, С 22 В 9/02, 1985 - прототип.

Формула изобретения

Центрифуга для разделения суспензий, включающая корпус с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск, разделяющий его внутреннее пространство на две части, и расположенную на нижней обечайке камеру сбора и отвода очищенной жидкости, отличающаяся тем, что на диске укреплены лопасти, при этом камера сбора и отвода очищенной жидкости образована кольцевой вертикальной перегородкой, укрепленной на нижней обечайке и имеющей в нижней части отверстия, доля проходного сечения которых составляет от 1 до 3% от проходного сечения отверстий для ввода суспензии в верхней обечайке ротора, причем расстояние от диска до верхнего края перегородки имеет величину не более (D₁ ²-D₂ ²)/D₃, где D₁ - внутренний диаметр обечаек; D₂ - наружный диаметр диска; D₃ - наружный диаметр кольцевой вертикальной перегородки.

РИСУНКИ

Рисунок 1