Герметический сепаратор для разделения эмульсий
Изобретение относится к оборудованию для разделения эмульсии на фракции в поле центробежной силы и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности. Сепаратор включает герметизированные средства ввода исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракции и установленный на вертикальном валу барабан, содержащий основание со ступицей и крышку, скрепленные гайкой, пакет конических тарелок, набранных на тарелкодержателе с крышкой, опорным конусом, днищем и защитным кожухом, разделительную тарелку, камеры предварительной сепарации, образованные вертикальными радиальными перегородками и дополнительными перегородками, расположенные между ними приемные зоны легкой фракции, ограниченные наклонными днищами и обтекаемой формы стенками, соединенными со спаренными дополнительными перегородками, между которыми образованы каналы для прохода легкой фракции из приемных зон в зону вывода из камер предварительной сепарации. Эти каналы снизу ограничены дополнительными наклонными днищами, а сверху - крышкой тарелкодержателя с образованием каналов для вывода легкой фракции и моющих средств при безразборных мойках сепаратора. Камеры предварительной сепарации в нижней их части закрыты защитным кожухом и днищем для снижения турбулизации эмульсии при входе в эти камеры и при перемещениях поршня во время центробежных выгрузок осадка. Для обеспечения равномерной загрузки пакета тарелок на вертикальных радиальных перегородках тарелкодержателя закреплены переменного поперечного сечения накладки, грани которых, омываемые эмульсией, имеют обтекаемую форму, и их длина превышает половину высоты внутренней цилиндрической части пакета тарелок. Изобретение обеспечивает увеличение производительности сепаратора, повышает удобство регулирования концентрации легкой фракции и упрощает конструкцию. 5 ил.
Изобретение относится к оборудованию для разделения эмульсий на фракции в поле центробежной силы и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности.
Известен герметический сепаратор модели MRPX-714 фирмы "Альфа-Лаваль" (см. рекламные проспекты фирмы). Этот сепаратор включает устройства для герметизированной подачи исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракций, установленный на вертикальном валу барабан, содержащий основание и крышку, скрепленные гайкой, разделительную тарелку, пакет конических тарелок, тарелкодержатель с опорным конусом, в котором выполнены каналы для прохода эмульсии в пакет конических тарелок через отверстия, выполненные на их конусных частях.
Недостатком этого сепаратора является техническое противоречие, заложенное конструкцией конических тарелок, а именно вверх по конусу суммарное проходное сечение межтарелочных пространств уменьшается, а концентрация легкой фракции повышается, что препятствует свободному выходу ее из зоны разделения, из-за чего эффективность сепарации снижается. Кроме того, у сепараторов такой конструкции, ставшей традиционной, пакет тарелок по его высоте загружен полезная работой разделения неравномерно, что также снижает эффективность работы сепаратора, а центральная осевая часть барабана занята корпусом тарелкодержателя и не принимает участия в выполнении полезной работы разделения эмульсии на фракции.
Известен также сепаратор для разделения эмульсий, преимущественно молока, включающий барабан, содержащий основание и крышку пакет тарелок, тарелкодержатель, коническая опорная часть которого имеет отверстия для подачи исходной эмульсии в пакет тарелок, напорные камеры с отводящими дисками легкой и тяжелой фракций и устройство для предварительного выделения из эмульсии крупных частиц легкой фракции, состоящее из сепарирующих камер, служащих одновременно для подвода эмульсии в пакет тарелок, образованных внутренней поверхностью пакета тарелок и вертикальными радиальными перегородками, жестко связанными с тарелкодержателем по его высоте, при этом сепарирующие камеры расположены между зонами отвода легкой фракции из пакета тарелок и сообщены с напорной камерой легкой фракции. SU 1076148 А, В 04 В 1/08, 11/02.
В дополнительном изобретении к этому сепаратору SU 1214214 А, В 04 В 1/08 для равномерной загрузки пакета тарелок и повышения производительности, в нижней части каждой сепарирующей камеры между вертикальными радиальными перегородками установлена дополнительная перегородка, высота которой составляет 1/3-1/2 высоты внутренней цилиндрической поверхности пакета тарелок, при этом для саморазгружающихся сепараторов каждая дополнительная перегородка имеет в поперечном сечении V-образную форму и отверстия для прохода частиц в межтарелочные зазоры.
Недостатками этого сепаратора являются: нерациональное использование внутреннего высвобожденного объема барабана, из-за чего камеры предварительной сепарации имеют ограниченный объем, что снижает эффективность разделения эмульсии в этих камерах: установленные под углом к оси барабана дополнительные перегородки отсекают значительный объем камер предварительной сепарации, не участвующий в сепарировании, сужают проходное сечение в нижней их части, что повышает скорость восходящих потоков эмульсии, снижая эффективность выделения частиц легкой фракции.
Ближайшим техническим решением к предложенному является сепаратор для разделения эмульсий, преимущественно молока, включающий средства для ввода исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракций, барабан, содержащий основание со ступицей и крышку, пакет тарелок, тарелкодержатель, имеющий корпус и опорный конус для пакета тарелок, сепарирующе-питающие камеры, разделенные перегородками, и расположенные между ними приемные зоны легкой фракции, в котором корпус тарелкодержателя снабжен дополнительным конусом, образующим со ступицей основания канал для прохода эмульсии, а с опорный конусом - зону первичной сепарации эмульсии, разделенную перегородками на секторы, которые сообщены с сепарирующе-питающими камерами, приемные зоны легкой фракции ограничены прикрепленными к опорному конусу тарелкодержателя наклонными днищами и обтекаемой формы стенками, жестко связанными с корпусом и опорным конусом тарелкодержателя дополнительными перегородками, удваивающими число сепарирующе-питающих камер. RU 2195370 С2 7, В 04 В 1/08.
К недостаткам этого сепаратора относится отсутствие средств, обеспечивающих равномерную загрузку пакета тарелок, т.к. использование известных для этого средств в данной конструкции весьма затруднительно. Это снижает производительность сепаратора, кроме того, вывод легкой фракции осуществляется из приемных зон в зону повышенного давления по сравнению с выводом из камер предварительной сепарации, что снижает эффективность разделения эмульсии в пакете тарелок, а также полузакрытое исполнение, допускающее контакт продуктов сепарирования с воздухом.
Технический результат изобретения заключается в повышении производительности сепаратора.
Для достижения этого результата предложен герметический сепаратор для разделения эмульсии, преимущественно молока, включающий средства ввода исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракций и установленный на вертикальном валу барабан, содержащий основание со ступицей и крышку, скрепленные гайкой, пакет конических тарелок, разделительную тарелку, поршень для центробежной выгрузки осадка, камеры предварительной сепарации, разделенные перегородками, и расположенные между ними приемные зоны легкой фракции, ограниченные прикрепленными к опорному конусу тарелкодержателя наклонными днищами и обтекаемой формы стенками, жестко связанными с опорным конусом тарелкодержателя дополнительными перегородками, удваивающими число камер предварительной сепарации, согласно изобретению стенки приемных зон соединены со спаренными дополнительными перегородками, образующими между собой каналы для прохода легкой фракции из приемных зон в зону ее вывода и закрытыми снизу дополнительными наклонными днищами, а сверху - крышкой тарелкодержателя, образующей каналы для выхода легкой фракции и каналы для выхода моющих средств при безразборных мойках сепаратора, при этом камеры предварительной сепарации в нижней их части закрыты защитным кожухом и днищем для снижения турбулизации эмульсии при входе в эти камеры и при перемещениях поршня во время центробежных разгрузок осадка, причем для обеспечения равномерной загрузки пакета тарелок на вертикальных радиальных перегородках тарелкодержателя закреплены переменного поперечного сечения накладки, длина или высота которых превышает половину высоты внутренней цилиндрической части пакета тарелок, а грани накладок, омываемые эмульсией, имеют обтекаемую форму.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен сепаратор в продольном частичном разрезе, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - вид В на фиг.2, на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.4.
Герметический сепаратор для разделения эмульсии, преимущественно молока, включает средства для ввода исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракции и установленный на вертикальном валу барабан 1, содержащий основание 2 со ступицей 3 и крышку 4, скрепленные гайкой 5, пакет конических тарелок 6, набранных на тарелкодержателе 7 с крышкой 8 и опорным конусом 9 для пакета тарелок, разделительную тарелку 10, камеры предварительной сепарации 11, образованные вертикальными радиальными перегородками 12 и дополнительными перегородками 13, расположенные между ними приемные зоны 14 легкой фракции, ограниченные наклонными днищами 15 и обтекаемой формы стенками 16, жестко связанными со спаренными дополнительными перегородками 17, образующими между собой каналы 18 для прохода легкой фракции из приемных зон в зону вывода 19 легкой фракции из камер предварительной сепарации. Каналы 18 снизу ограничены дополнительными наклонными днищами 20, а сверху - крышкой тарелкодержателя, образующей с разделительной тарелкой каналы 21 для выхода моющих средств при безразборных мойках сепаратора, а в осевой центральной части барабана каналы 22, сообщенные с камерами предварительной сепарации и с дополнительными каналами 18. Камеры предварительной сепарации снизу закрыты днищем 23 с образованием каналов 24 для выхода осадка в зону его сбора, а с образованием канала 25 со ступицей основания установлен защитный кожух 26, предотвращающий турбулизацию эмульсии на входе ее в зону сепарации. Днище 23 предотвращает турбулизацию эмульсии при центробежных выгрузках осадка. Для обеспечения равномерной загрузки пакета тарелок на вертикальных радиальных перегородках 12 закреплены, например, с помощью клея переменного поперечного сечения накладки 27, которые в нижнем части перекрывают часть межтарелочных щелей, большую на входе эмульсии в пакет, чем в верхней части пакета тарелок, при этом длина (высота) этих накладок, которые могут выполняться из различных материалов и в том числе из пластмассы, превышает половину высоты внутренней цилиндрическом части пакета тарелок. На фиг.4 и 5 изображены эти накладки, где хорда ″С″ выбирается расчетным путем, а угол "α" зависит от сепарируемого продукта и должен обеспечивать хорошую смываемость частиц эмульсии с граней накладок, R - радиус посадочной поверхности тарелок пакета. На фиг.3 показан узел схождения перегородок, а выше этого узла перегородки 12 и 13 образуют каналы 28 для выхода легкой фракции в зону ее вывода. Кроме основного назначения опорный конус 9, крышка 8, защитный кожух 26 и узел схождения перегородок обеспечивают жесткость конструкции тарелкодержателю. Для обеспечения центробежной выгрузки осадка в барабане, условно, показан поршень 29. Основание 2 закреплено на вертикальном валу гайкой 30.
Работа устройства
После набора рабочей частоты вращения барабаном в него по каналу в вертикальном валу подается исходная эмульсия, например - молоко, которое, пройдя по каналу 25, поступает в нижнею часть камер предварительной сепарации, где в центробежном поле происходит очистка его от механических примесей и молочного белка с одновременным выделением, в основном, наиболее крупных жировых частиц, которые направляются в осевую часть барабана и далее в зону вывода легкой фракции 19, затем молоко, обтекая наклонные днища 15 и 20, поступает в верхнюю часть камер предварительной сепарации, служащей одновременно для питания пакета тарелок, в межтарелочных пространствах которого проходит окончательное разделение молока на сливки и обрат, который по зазорам между крышкой 4 и разделительной тарелкой 10 поступает в устройство для герметического вывода тяжелой фракции, а сливки по каналам 18, 22 и 28 поступают в зону вывода легкой фракции 19, откуда смесь легкой фракции поступает в герметизированное устройство ее вывода из сепаратора. Регулировка концентрации легкой фракции и давления на выходе обрата осуществляется известным способом с помощью дросселей, установленных на отводящих патрубках (не показаны). Впервые примененные накладки переменного поперечного сечения плавно увеличивают проходное сечение межтарелочных зазоров по высоте пакета, обеспечивая равномерную его загрузку, закреплены вне рабочей зоны камер предварительной сепарации, высвобождая значительный их объем для полезной работы, по сравнению с известным сепаратором и его планками аналогичного назначения. Предварительная очистка молока с отбором наиболее крупных жировых частиц до пакета тарелок открывает возможность дополнительного увеличения производительности сепараторов модели ″Виктория″ за счет уменьшения межтарелочных пространств и снижения высоты каждой тарелки, увеличив число тарелок в пакете, тем более, что накладки переменного поперечного сечения равномерно загрузят любой пакет тарелок. На этих сепараторах можно сепарировать молоко со сниженной температурой и в том числе - холодное молоко. Экспериментальные наработки и расчеты показывают возможность получения увеличения производительности сепараторов с новой схемой сепарации до 2-2,5 раз по сравнению с разделителями традиционной схемы сепарации.
Герметический сепаратор для разделения эмульсий, преимущественно молока, включающий средства ввода исходной эмульсии и вывода легкой и тяжелой фракций и установленный на вертикальном валу барабан, содержащий основание со ступицей и крышку, скрепленные гайкой, пакет конических тарелок, тарелкодержатель с опорным конусом для пакета тарелок, разделительную тарелку, поршень для центробежной выгрузки осадка, камеры предварительной сепарации, разделенные перегородками, и расположенные между ними приемные зоны легкой фракции, ограниченные прикрепленными к опорному конусу тарелкодержателя наклонными днищами и обтекаемой формы стенками, жестко связанными с опорным конусом тарелкодержателя дополнительными перегородками, удваивающими число камер предварительной сепарации, отличающийся тем, что стенки приемных зон соединены со спаренными дополнительными перегородками, образующими между собой каналы для прохода легкой фракции из приемных зон в зону ее вывода и закрытыми снизу дополнительными наклонными днищами, а сверху - крышкой тарелкодержателя, образующей каналы для выхода легкой фракции и каналы для выхода моющих средств при безразборных мойках сепаратора, при этом камеры предварительной сепарации в нижней их части закрыты защитным кожухом и днищем для снижения турбулизации эмульсии при входе в эти камеры и при перемещениях поршня во время центробежных разгрузок осадка, причем для обеспечения равномерной загрузки пакета тарелок на вертикальных радиальных перегородках тарелкодержателя закреплены переменного поперечного сечения накладки, длина или высота которых превышает половину высоты внутренней цилиндрической части пакета тарелок, а грани накладок, омываемые эмульсией, имеют обтекаемую форму.
