Фильтрующая центрифуга
Владельцы патента RU 2250804:
Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к области фильтровальных устройств и касается фильтрующейся центрифуги, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом. Валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор. Данная центрифуга имеет повышенную производительность. 3 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки тонкодисперсных жидкостей при фильтровании в центробежном поле и может найти применение в химической, нефтехимической, горнодобывающей, машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке промышленных стоков и стоков коммунальных служб.
В известных конструкциях промышленных фильтрующих центрифуг, состоящих из перфорированного ротора с закрепленным на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, скребка, диска, шнека, поршня, струны и т.п. с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом (Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976. - с.312-350).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной центробежной силой, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления и необходимости остановки центрифуги для регенерации пор фильтровального материала.
Известна конструкция центрифуги для обезвоживания навоза, содержащая корпус, расположенный в нем конусообразный перфорированный ротор, вибратор с приводом, патрубки подачи навоза и слива жидкой фазы и средство для регенерации в виде крыльчатки, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, установленном коаксиально валу ротора, при этом крыльчатка связана с приводом вибратора (Авт. св. СССР №1395376, кл. В 04 В 3/06, 1988).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности во времени из-за недостаточной регенерирующей способности крыльчатки удалять частицы тонкодисперсной фазы с боковой перфорированной поверхности ротора, а также сложность конструкции и эксплуатации, связанная с работой вибратора и его привода.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, и размещенное в зазоре между боковой поверхностью ротора и связанное с отдельным приводом (Патент РФ №2116139, МКИ В 04 В 3/00, 15/06, 1998).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности из-за недостаточной регенерирующей способности средства для регенерации, выполненного в виде валика, имеющего форму овала, так как для предотвращения поломки ротора центрифуги необходимо увеличивать зазор между поверхностью ротора и овала валика.
Задачей предлагаемого технического решения является непрерывная локальная регенерация пор фильтровальной боковой поверхности ротора с использованием эффекта гидроклина при минимальном зазоре между поверхностью ротора и овала валика.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение производительности фильтрующей центрифуги при разделении тонкодисперсных суспензий.
Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующей центрифуге, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор.
Выполнение валика в виде винтовой поверхности позволяет в любой момент времени при его вращении за счет эффекта гидроклина достигать максимальной величины давления в зазоре между валиком и поверхностью ротора только в одной точке в зоне наименьшего зазора, где овал валика наиболее близко при вращении приближается к поверхности ротора.
Разворот винтовой поверхности по длине овала валика на 90° позволяет за один оборот валика создать в разное время этого оборота на всей длине ротора точки с максимальным давлением гидроклина. Таким образом, с одной стороны, за счет уменьшения зазора между овалом валика и поверхностью ротора можно создать максимальное точечное давление, с другой стороны, этому максимальному давлению за счет разворота овала валика на 90° подвергается одновременно не вся боковая поверхность ротора центрифуги, а одна ее точка, что уменьшает возможность поломки или деформации ротора.
На фиг.1 представлен общий вид конструкции фильтрующей центрифуги, на фиг.2 - общий вид валика овальной формы, выполненный в виде винтовой поверхности, развернутой по длине валика на 90°, на фиг.3 - вид сбоку на валик.
Фильтрующая центрифуга содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, привод вращения ротора 3, патрубки 4 и 5 подачи исходной суспензии и слива жидкой фазы, средство для регенерации боковой поверхности ротора 2 в виде валика 6, установленного на валу 7, параллельно боковой поверхности ротора 2. Валик 6 с валом 7 установлены осесимметрично и размещены в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и корпусом 1. Вал 7 связан с отдельным приводом вращения 8. Боковая поверхность валика 6 выполнена в виде овала, образующего винтовую поверхность, которая развернута по длине валика 6 на 90° (фиг.3).
Фильтрующая центифуга работает следующим образом.
Приводы 3 и 8 приводят во вращение ротор 2 и вал 7 с валиком 6. По патрубку 4 подается исходная суспензия, которая под действием центробежного поля равномерно распределяется внутри ротора 2 по его боковой перфорированной поверхности.
Под действием центробежного давления жидкая фаза фильтруется через перфорированную поверхность ротора 2, а частицы осадка накапливаются на его внутренней поверхности, при этом мелкие частицы вдавливаются в поры перфорации и заклинивают их. Однако в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и валика 6 за счет эффекта гидроклина создается противодавление, которое выбивает мелкие частицы, застрявшие в порах внутри ротора 2, одновременно разрушая слой осадка.
Так как овал валика 6 выполнен в виде винтовой поверхности, то при вращении вала 7 только одна точка винтовой поверхности образует минимальный зазор с поверхностью ротора 2. В этой точке создается наибольшее давление за счет гидроклина и идет наилучшая регенерация поверхности ротора 2. Так как винтовая поверхность валика 6 развернута по его длине на 90°, то за один оборот валика 6 точки максимального давления пересекут всю длину ротора 2 и проведут регенерацию его перфорированной поверхности от частиц дисперсной фазы.
Применение предлагаемой конструкции центрифуги позволяет за счет создания точечных максимальных давлений за счет гидроклина более полно удалить частицы дисперсной фазы из отверстий перфорированного ротора 2, максимально приблизить вал 7 к ротору 2, создавая минимальный зазор между поверхностью овала валика 6 и боковой перфорированной поверхностью ротора 2, не беспокоясь при этом о возможной поломке или деформации последнего, так как максимальные давления развиваются не одновременно по всей длине ротора 2, а перемещаются вдоль нее во времени, пробегая всю длину вала 7 и ротора 2 при их вращении.
Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующей центрифуги позволяет одновременно вести процессы фильтрования и регенерации, что увеличивает производительность. Уменьшаются затраты времени на остановку и очистку пор боковой фильтрующей поверхности ротора 2. Высокие локальные противодавления, образующиеся в зазоре между овальной поверхностью валика 6 и ротором 2, достигающие 20-30 ат, позволяют успешно регенерировать поры боковой поверхности ротора 2 от мелких частиц дисперсной фазы.
Фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, отличающаяся тем, что валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор.
