Осадочная центрифуга

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Coaexc-x

Социалистических

Республик (») 5657 14 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.74 (21) 2032424/13 с присоединением заявки ¹ 2032425/13 (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25 07 77 Бюллетень №27 (45) Дата опубликования описания 24.08.77 (51) M. Кл.

В 04 В 3/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретеиий и открытий (53) УДК66.067.57 (088.8 ) (72) Автор изобретения

А. С. Ноздровский (71) Заявитель (54) ОСАЛИТЕПЬНАЯ ЦЕНТРИФУГА

2 с большим содержанием тонких фракций твердого стремительно осаждаюшиеся на участке между зоной загрузки и пакетом сепарируюших тарелок (сепаратором) крупные и средние фракции препятствуют проходу к разгрузочным окнам тонких фракций твердого. Кроме того, совместное осаждение крупных, средних и тонких фрак ций . затрудняет сгушение и уплотнение последних. Все это приводит к весьма значительному (нередко более чем в 10 раз) снижению производительности разгрузочного шнека по тонким фракциям осадка, Изобретение относится к оборудованию для разделения жидких неоднородных смесей и может быть использовано в металлургической, пищевой, химической, керамической и других отраслях промышленности.

В настояшее время для разделения жидких неоднородных смесей используются осадительные центрифуги, в которых разгрузка тонких фракций, выделяемых пакетом сецарируюших тарелок» осуществляется через сопла.

Однако это значительно ухудшает показатели центрифуги при работе на полидисперсных суспензиях с большим содержанием твердой фазы, так как вызывает значитель- 15 ное увеличение влажности осадка, сильный износ сопел и их частые забивания.

Известна осадительная центрифуга, включаюшая корпус ротора с разгрузочными окнами, шнек для выгрузки осадка и пакет сепарируюших тарелок.

Недостатком известных конструкций тарельчатых центрифуг со шнековой выгрузкой осадка является, во-первых, то, что при работе на полидисперсных суспензиях 25

Be-вторых, совместное сгушение,уттлот нение и транспортировка крупных, средних и тонких фракций твердого на одинаковом расстоянии от оси врашения, т.е. в зоне действия- максимальных центробежных сил, вызывает неоправданное увеличение нагрузок на шнек, редуктор и двигатель и расхода энергии. ..Й-третьих, загрузка и транспортировка крупных фракций в зоне действия центробежного поля, значительно превышаюшего

Проектный и научно-исследовательский институт

"Гипроникель"

565714 з ( необходимое для их отделения, уплотнения и обезвлЬживания,влечет за собой повышенный износ разгрузочного шнека и других деталей, в особенности непосредственно и области загрузки за счет излишне больших нагрузок и скоростей относительного скол ьжения, Цель изобретения — повышение эффективности разделения при выделении двух и более фракций, Это достигается тем, что предлагаемая осадительная центрифуга снабжена внутренним шнеком, установленным концентрично в основном и жестко связанным с корпусом ротора.

Кроме того, она снабжена рядом донолнительных шнеков, концентрично установленных и основном, причем четные шнеки, начиная от основного, жестко соединены с корпусом ротора, а нечетные - с основны м.

Кроме того, центрифуга снабжена рядом дополнительных пакетов сепарирующих тарелок, расположенных на смежных шнеках.

При этом в корпусе ротора выполнен ряд дополнительных разгрузочных окон для каждого шнека.

На фиг. 1 схематически изображена осадительная центрифуга с одним внутренным шнеком,: на фиг. 2 — то же, многошнековое исполнение (движение суспензии и осветленной жидкости показано черными линиями со стрелками, а движение твердой фазы — белыми стрелками)

Осадительная центрифуга включает ротор, состоящий из корпуса 1 и внутренней части 2, установленной в корпусе на подшипниках, жеСтко фиксирующих ее положе-, ние по отношению к корпусу, но допускающих относительное вращение. Внутренняя часть 2 ротора состоит из пакета сепарирующих конических тарелок 3 (сепаратора), наружного основного шнека 4 и внутреннего дополнительного шнека 5. B корпусе ротора со стороны разгрузочных концов шнеков 4 и 5 имеются окна 6 — для разгрузки крупных фракций осадка и окна 7пля разгрузки тонких фракций осадка, a c противоположной стороны — сборная полость

8 для осветленной жидкости-фугата, отделяемая от рабочей полости ротора кольцевым порогом 9, и отверстия 10 для разгрузки фугата, Участок корпуса наружного основного шнека 4 от разгрузочного конца до пакета сепарирующих тарелок имеет сплошную стенку, со стороны разгрузочного концаокна 11 для разгрузки крупных фракций осадка, а с противоположного конца - коль. невой порог 12.

Внутренний шнек 5 снабжен загрузочной полостью 13 и окнами 14 для про хода обрабатываемой суспензии внутрь оотора и со стороны разгрузочного конца жестко соединен с корпусом ротора 1,, Центрифуга также содержит неподвижную питающую трубу 15, приемник 16 фугата, приемник 17 твердого осадка (для

Внешний основной шнек 21 установлен в корпусе 20 на подшипниках и соединен с редуктором (на чертеже не показан) для сообщения ему медленного вращательного движения по отношению к корпусу 20.

Шнек 23 также установлен на подшипниках и жестко связан с внешним шнеком

21. Шнеки 22 и 24 жестко соепинены с корпусом 20 ротора.

Шнеки 21 и 23 имеют правые винтовые поверхности, а шнеки 22 и 24 — левые (или наоборот) в зависимости от направления относительного вращения.

60 случая, когда крупные и ".онкие фракции после выхода иэ ротора обьединяются) и приемники 18 и 19 — для крупных и тонких фракций осадка (для случая, когда

15 требуется разделение осадков), Центрифуга может быть выполнена с тремя дополнительными шнеками, концентрично установленными в основном шнеке и тремя пакетами сепарируюших коничес20 ких тарелок (см, фиг. 2). Однако число дополнительных шнеков может быть и другим.

Возможно также исполнение без пакетов сепарирующих тарелок или с другим

25 их числом. Ротор центрифуги при этом состоит из корпуса 20, заключенных в нем и расположенных соосно один в другом цилиндро-конических шнеков 21-24 и за30 крепленных в корпусе шнеков 21-23 пакетов конических сепарируюших тарелок 2527 (сепараторов).

Корпуса внешнего шнека .21 и средних шнеков 22, 23 снабжены с внутренней

35 стор оны кольцевыми пор ога ми 28 -3 0 и служат одновременно корпусами ротора соответственно для шнеков 22-24, а корпуса шнеков 21 и 23, кроме того, имеют у разгрузочных концов окна 31 и 32 для разгрузки твердого осадка. Корпус 20 ротора также имеет кольцевой порог 33, четыре ряда разгрузочных окон 34 — 37 для твердого осадка и окна 38 для разгрузки фугата. Внутренний шнек 24 имеет

45 загрузочную полость 39 и окна 40 для прохода суспензии внутрь ротора.

565714

30

Пентрифуга имеет также питающую трубу 41,. приел ник 42 фугата, приемник

43 твердого для случая раздельного получения осадков и приемник 44 - для случая совместного их дальнейшего использования.

Для того, чтобы жидкая фаза суспензии не могла иметь доступ к разгрузочным окнам 7, 11, 31, 32, 34, и 36 они расположены так, что диаметры Д u ll ок3 ружностей Касательных к их верхним кромкам меньше циаметров Д и Д соответствующих кольцевых порогов (см. фиг. 1), а диаметры ц Д Ц Д соответственно, 1» а» Ъ» Ф меньше диаметров Д„, Д, Д и Д » (см. фиг. 2), При работе центрифуги (см. фиг. 1 ) врашательное движение сообшается от соответствуюшего привода корпусу 1 ротора. Внутренней части 2 ротора вращение перецается от корпуса 1 через редуктор (на чертеже не показан), о4еспечиваюший небольшое (на 30-40 об /мин) отставание ее от корпуса 1. Так как внутренний шнек 5 жестко связан с корпусом 1 ротора, то он имеет точно такое же относительное врашекие, но опережающее по отношению к наружному шнеку 4.

Подлежащая обработке суспензия загружается при помоши питающей трубы 15 в: загрузочную полость 13 внутреннего шнека 5, где преобретает врашательное движение и под действием центробежной силы через окна 14 поступает во внутрепнюю полость наружного шнека 4.

По мере заполнения внутренней полости наружного шнека суспензпей диаметр ее поверхности будет уменьшаться до тех пор, пока не станет равным диаметру Д кольцевого порога 12. Дальнейшее его

4 уменьшение после этого прекратится, так как весь избыток суспензии будет переливаться через порог 12 в наружную полость корпуса 1 ротора, после заполнения которой избытки суспензии начнут. переливаться через кольцевой порог 9.

С этого момента возникнет непрерывное движение жидкости из загрузочной полости внутреннего шнека 5 через окна

14 во внутреннюю полость шнека 4, откуда через кольцевой порог 12 и входы в пакет сепарируюших тарелок 3, параллельными потоками через межтарелочные пространства пакета сепарируюших тарелок 3 и далее через кольцевой порог 9 в сборную полость 8 и через отверстия 10 в приемник 16 фугата.

Наиболее крупные частицы выпадают из потока и осаждаются на стенках корпуса шнека 4 непосредственно в зоне загрузки. Средние по крупности частицы выпадают частично в той же зоне, частично на пути следования до кольцевого порога 12. Основная масса мелких частиц с остатками средних фракций осаждается в межтарелочных пространствах пакета сепарирующих тарелок 3. . Таким образом, в сборную полость 8 поступает уже осветленная жидкость— фугат.

Отлагаюшиеся на внутренней поверхности корпуса наружного шнека 4 крупные и средние фракции твердого осадка уплотнении ся, транспортируются шнеком 5,к разгрузочному концу и через окна Ll и 6 разгружаются в приемник 14 (в случае их обьединения с тонкими фракциями) либо в приемник 18 (в случае раздельного по лучения крупных и тонких фракций твердого). Отделенные в пакете сепарируюших тарелок 3 мелкие фракции под действием центробежной силы стекают вдоль образуюших тарелок и сосредотачиваются у стеннок корпуса 1 ротора, где уплотняются и транспортируются наружным шнеком 4 к разгрузочным окнам 7, через которые разгружаются в приемник 17 либо в приелшик

19.

Благодаря тому, что тонкие фракции осадка осаждаются, уплотняктся и транспортируются изолированно от крупных и средних фракций, созцаются максимально благоприятные условия для их разгрузки и производительность центрифуги по тверчому при работе на полидисперсных суспензиях с высоким содержанием как тонких, так и крупных фракций возрастает в несколько раз. То, что крупные фракции отделяются, уплотняются и транспортируются на меньших (чем тонкие) расстояниях от оси врашения, обеспечивает уменьшение нагрузок на шнеки и редуктор в несколько раз,сокрашает расход энергии и износ деталей центрифуги в зоне загрузки и разгрузки твердого, Наружный шнек при этом практически не подвергается износу.

Благодаря тому, что крупные фракции разгружаются через окна 6 в корпусе ротора 1, предлагаэйая конструкция центрифуги помимо эффективного разделения полидисперсных суспензий, позволяет также в случае необходимости разделять твердый осадок на две фракции по крупности. Этим также исключается износ корпуса 1 ротора в зоне разгрузочных окон 7 цля тонких фракций осадка.

Работа центрифуги по фиг. 2 зсушествляется так же как и центрифуги по фиг. l

565714

1 рашательное движение сооошается от соответствующего привода корпусу 20 ротора, а шнеку 21 и связанному с ним шнеку 23 вращение передается от корпуса 20 также через редуктор, 5

Подлежащая обработке суспензия подается при помощи неподвижной питающей трубы 41 в загрузочную полость 39 внутреннего шнека 24, т де приобретает вращательное движение и под, действием центро- 1О бежной силы через окна 40 поступает во внутреннюю полость шнека 23, откуда через кольцевой порог 30 и входы в пакет сепарируюших тарелок 27- параллельными потоками через межтарелочные пространст- 15 ва пакета и далее через кольцевой порог

29, через пакет сепарируюших тарелок 26, кольцевой порог 28, пакет сепарирующих тарелок 25, кольцевой порог 33 и окна

38 — в приемник фугата 42. Наиболее 20 крупные фракции твердого осаждаются на стенках корпуса шнека 23 непосредственно в зоне загрузки. Средние по крупности частицы выпадают частично в той же зоне, частично — на пути следования до кольцевого порога 30, Основная же масса мелких частиц с остатками средних фракций осаждается в пакетах сепарируюших тарелок 27, 26 и 25. Соответствующим подбором параметров последних достигается выделение крупной группы тонких фракций в пакете сепарирующих тарелок 27, средней по крупности группы мелких фракций — в пакете сепарирующих тарелок 26 и самой тонкой части — в пакете сепарируюших тарелок 25.

B результате через кольцевой порог 33 переливается уже осветленная жидкостьфугат, которая через окна 38 поступает в 40 стационарный приемник 42. Крупные и средние фракции твердого осадка разгружаются шнеком :24 через окна 32 и 37 либо в соответствующий отсек приемника

43 (в случае раздельного использования 45 получаемых фракций осадков ), либо в приемник 44 (в случае обьединенйя всех фракций).

Отделенные в пакетах сепарируюших 50 тарелок 25 — 27 тонкие классы осадков сгущаются, уплотняются и разгружаются соответственно шнеками 2 1 — 23 через разгрузочные окна 31, 34 и 36 в соответствуюший отсек приемника 43 или в приемник 44„при этом осадок, разгружаемый шнеком 22, выходит через окна 36 в корпусе 20, Благодаря тому, no каждый из трех классов тонких фракций осадка сгущается, уплотняется и транспортируется изолированно друг от друга и от средних и крупных фракций, создаются особо благоприятные условия для их уплотнения и разгрузки. Кроме того, они транспортируются тремя шнеками, вследствие чего и площадь сгущения, а следовательно, и производительность по твердому при работе на суспензиях с большим содержанием тонких ракций твердой фазы при прочих Равных условиях увеличивается не менее, чем в три раза.

При этом не происходит разжижения осадка жидкой фазой и влажность его получается минимальной.

Помимо этого одновременно можно разделить твердую фазу на четыре класса и более по крупности и осуществлять тонкую классификацию мелких фракций осадка с выделением частиц крупностью менее 2«

3 мкм.

Формулаизобретения

1. Осадительная центрифуга, включающая корпус ротора с разгрузочными окнами, шнек для выгрузки осадка и пакет сепарирующих тарелок, о т л и ч а ю ш а я. с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения при выделении двух и более фракций, она снабжена внутренним шнеком, установленным концентрично в основном и жестко связанным с корпусом ротора.

2. Центрифуга по п, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена рядом дополнительных шнеков, концентрично установленных в основном, причем четные шнеки, начиная от основного, жестко соединены с корпусом ротора, а нечетные-с основнымм.

3. Центрифуга по и. 1, о т л и ч а ющ а я, с я тем, что она снабжена рядом дополнительных пакетов сепарируюших тарелок, расположенных на смежных шнеках.

4, Центрифуга по и. 1, о т л и ч а юш а я с я тем, что в корпусе ротора выполнен рял дополнительных разгрузочных кон для каждого ппчека,