Центробежный сепаратор для разделения суспензий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПА1ЕНУУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 5798 58 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 26.06.74 (21) 2040132/13 (51) М. Кл.

В 04 В 1/10 (32) (33) (23) Приоритет (31) —

Гасударственный иамитет

Саввтв Министрав СССР

ll0 делам изобретений н аткрытнй (53) УДК 66.067. ,57 (088.8) (43) Опубликовано05,11.77.Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 20.10.77 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Вильям Говард Пек и Самуэпь Аарон Коплир (США) (71) заявители (54) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

СУСПЕНЗИ Й

Изобретение касается отделения твердых веществ от жидкости и относится к центробежным сепараторам дпя раздепения су=пензий.

Известны аналогичные сепараторы, содержащие установленный на вапу ротор, выпопнеиный в виде конического барабана с верхним большим основанием, крышкой и днищем, устройство дпя подвода суспензии, камеру дпя вывода осадка, которая образована крышкой 1р и горизонтальной пластиной, установпенной на вапу в барабане, устройства дпя отвода жидкости и выгрузки осадка, атакже привод 11).

Однако эти сепараторы недостаточно эффективны в работе. 15

С целью повышения эффективности раздепения в предлагаемом центробежном сепараторе ротор имеет чашеобразную форму, горизонтапьная ппастина устаноьпена с образованием кольцевого зазора, а во внутренней по-20 пости ротора под горизонтальной пластиной на валу установлен диск, причем между диском и внутренней поверхностью ротора имеется зазор, а между торцовой поверхностью диска и торцовой поверхностью горизонталь- 25 ной ппастины — канал дпя исходной разделяемой суспензия.

При этом устройство дпя выгрузки осадка состоит из поворотных платформ, на которых размещены ковши, снабженные купачковым устройством дпя их подъема над ротс ром при выгрузке осадка и поспедующего опускания. В камере дпя вывода осадка установлена каретка, планетарно связанная с поворотными ппатформами. Устройство дпя отвода жидкости представляет собой сопле, вставленные в отверстия днища ротора.

Кроме того, вокруг крышки ротора установпен ципиндрический сборник осадка, снабженный приводом. В сборнике радиально установпены ножи дпя удаления осадка с его поверхности. Через внутреннюю полость ротора проходит вап, а устройство дпя подвода суспензии состоит из вертикального канала и радиальных расточек, выпопненных в валу; купачковое устройство связано с поворотной кареткой. На периферии поворотной каретки установлены плуги, расположенные в зазоре между горизонтальной ппастиной и внутренней поверхностью ротора..

579858

На фиг. 1 схематично изображен описываемый центробежный сепаратор, вид сбоку; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3— сепаратор, вид сверху;, на фиг. 4 — сечение

Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В фиг. 3; на фиг. 6 - разрез Г-Г фиг. 4; на фиг. 7— сечение д-Д фиг. 1; на фиг. 8 и 9 — сечение Е-Е фиг. 5; на фиг. 10 - элемент, несущий ковши, в аксонометрии; на фиг. 11— привод и планетарная зубчатая передача в 0 аксонометрии; иа фиг, 12 — ковшовая платформа, вид сверху; на фиг. 13 - то же, ковш поднят; на фиг. 14 - то же, ковш опущен; на фиг. 15 - разрез Ж-Ж фиг. 12; на фиг. 16 — разрез З-З фиг. 13; на фиг. I7 - и разрез И-И фиг. 14.

Центробежный сепаратор для разделения суспензий содержит ротор, устройство для подвода суспензии, камеру для вывода осадка, устройства для отвода жидкости и вы- Р0 груэки осадка и привод.

Ротор 1 сепаратора выполнен чашеобразным, Под ним установлено устройство для

oraona жидкости, выполненное в виде кольцевого поддона 2. Жидкость попадает в под- дон из ротора 1 через выпускные сопла 3, Ротор установлен на валу 4 и имеет днище

8 и крышку 6. Устройство для подвода сус ф пензия в ротор содержит патрубок 7. Между крьижой 6 и горизонтальной пластиной 8, установленной на валу в роторе, образована камера дпя вывода осадка.

Под пластиной 8 внутри ротора установлен диск 9 с образованием зазора между его краями и внутренней поверхностью ротора, причем между торцовой поверхностью диска и торцовой поверхностью пластины 8 имеется канай для исходной разделяемой суспензии.

Устройство для выгрузки осадка содержит 40 поворотные ковши 10, установленные на осях, поворачивающихся вокруг вала 4. Ковши опираются на каретку 11, вращающуюся вокруг вала,и крепятся на поворотиых платформах

12, которые вращаются на каретке 11 и также поворачиваются относительно центрального вале 4, Таким образом каретки 11 и каждая поворотная платформа 12 находятся в планетарном зацеплении. 50

Скорость вращения каретки 11 несколько @ больше, чем вала 4 и ротора., Например, если вал и ротор вращаются со скоростью

3000 об/мин, то каретка 11 совершает

3002 об/мин. В этом. случае каждый ряд ковшей 10 вращается вокруг каретки 11 со скоростью 2 об/мин, а каждая поворотная платформа 12 вращается на каретке 11 с небольшой скоростью.

Юля подъема и опускания ковшей имеется кулачковое устройство с поверхностями 13 (для подъема) и 14 (для опускания), которое перемещается вместе с кареткой 11.

На каретке установлены плуги 15 для разрыхления шламового уплотнения, расположенные в зазоре между пластиной 8 и внутренней поверхностью poropa.

Вокруг ротора размещен вращающийся цилиндрический сборник 16 осадка. Во внутренней полости сборника радиально установлены ножи 17 для удаления осадка с его поверхности.

Рама центробежного сепаратора содержит основание 18, состоящее из переднего и заднего швеллеров 19 и 20 и продольных швеллеров 21 и 22. Рва вертикальных передних уголка 23 служат в качестве опоры для передней части выпускаю пего жидкость поддона 2. Швеллеры 24 установлены впереди швеллеров 21 и 22, а поддерживающая поддон пластина 25 расположена между швеллерами 24 и уголками 23 и поддерживает заднюю часть поддона 2.

Швеллеры 24 размещены над ротором 1, их верхние концы поддерживают конструкцию

26, состоящую иэ пластины 27, пластины

28 и двух боковых пластин 29 и 30. Дополнительные уголки 31 и 32 отходят от швеллеров 21 и 22 и поддерживают регулируемое крепление 33 электродвигателя. Горизонтальная рама 34 расположена между швеллерами

24 и поддерживает другое крепление 35 электродвигателя.

Поддон 2 имеет кольцевую нижнюю стенку

36, наружную стенку 37 и внутреннюю стенку 38 и снабжен корытом 39 для удерживания жидкости. Наружная стенка 37 выполнена с ободком 40. Нижнее сопло 41 направляет жидкость из выпускного отверстия 42.

Ротор имеет закругленное днище 5, кото-. рое переходит в узкую верхнюю крайнюю часть 43, имеющую выступающий наружу фланец 44 с ободком 45. Днище имеет центральное отверстйе 46, через которое проходит вал 4. И край .отверстия входит кольцевой выступающий фланец 47 вала 4, прикрепляемый болтами 48.

В отверстии 49 для выпуска жидкости вставлены сопла 50, опущенные ниже уровня края поддона 2 так, что выпускаемая жидкость беспорядочно не.разбрасывается под действием центробежной силы. Жидкость из сопл 50 выбрасывается наружу к цилиндрической стенке 37 поддона, собирается в нем и выпускается через нижнее соппо 41. диск 9 имеет центральное отверстие 51, через которое проходит центральный вал 4. диск 9 и пластина 8 поддерживаются распорными узлами 52, включающими верхнюю и нижнюю распорные втулки 53 и 54. Плас579858 тина 8 опирается на ко;1ьцевой заплечик 55 центрального Валя 4.

Крышка 6 расположена на некотором расстоянии от пластины 8 и прикреплена болтами к ободку 45 фланца 44. Она имеет большое центральное отверстие 56 и служит для ограничения твердых частиц, которые подаются вверх по окружности пластины 8 при помощи шламовых плугов 15. Первая зубчатая шестерня 57 планетарной передачи при- 10 креплена болтами к пластине 8 и приводит в движение поворотные платформы 12. Вал

4 выполнен с каналом 58, соединенным с муфтой 59 при помощи которой суспензия подается к каналу 58 под давлением, Верх рб ний конец качала 58 соединяется с серией радиальных расточек 60 (см. фиг. 5), направляющих суспензию в центр ротора 1, Каретка 11. включает верхнюю кулачковую плиту 61 (см. фиг. 4, 5 и 6), нижнюю gO пластину 62 для плугов и среднюю разделительную пластину 63. Эти пластины скреплены вместе.

Каждая ковшовяя поворотная платформа

12 (см. фиг. 4, 5 и 10) закреплена на од- 25 ном из зубчатых колес 64 планетарной передачи. Причем каждая поворотная платформа и соединенное с ней зубчатое колесо планетарной передачи расположены между верхней кулачковой плитой 61 и нижней пласти- и ной 62 и находятся в горизонтальной плоскости разделительной пластины 6 3, Каждая поВоротная платформа и ее зуочятоо Ku,.- -c0

64 планетарной передачи могут врацгаться сам1 тоятельно Вокруг центрального = .=-л=-. :.:. 5

Противоположные концы каждого вал:: 6 закреплены в отверстиях 66 и 67 Верхнеь кулачковой плиты 61 и пластины 62 (см. фиг.4 ). Кроме самостоятельного вращения, каждая поворотная платформа может поворачи-40 ваться относительно центрального вала 4.

Когда кулачковая плита 61 медленно перемещается вокруг основной шестерни 57 планетарной передачи (" солнце) примерно на

2 об/мин, то два =-убчатых колеса 64 медленно поворачиваются вокруг шестерни 57 (солнце"), заставляя тем самым поворотные платформы поворачиваться относительно валов 65 так, что отдельные ковши 10 будут поворачиваться относительно этих валов. 50

Из-за многоступенчатого планетарного соединения между валом 4 и валами 65 и ковшами 10 различные ковши будут перемещаться в пространстве по гипоциклоиде, но по отношению к периферии ротора 1 они будут де-55 пать повторяющиеся тангенциальные проходы через шламовое кольцо, которое собирается в периферийной зоне ротора, Кыкд1.1й проход будет постепенно удаляться по окружности от предыдущего прохода. 60

Кольцевая, закрывающая ротор крышк» 6 обр азу ет шла мовое перекры тие, поперек к оторого поднятые уплотненные кусочки шл,1:.1J выбрасываются наружу из поднятых ковшей.

Образующая перекрытие крышка 6 вместе с круглой горизонтальной ограждающей стенкой 68, расположенной непосредственно няд ней,ограничивает канал 69 (см. фиг, 5) для отвода наружу уплотненных кусков шлама.

Каждая из двух поворотных платформ прелставляет собой толстую кольцевую пластину

70, имеющую восемь периферийных прямоугольных вырезов 71 (по одному вырезу для каждого ковша). Каждый ковш 10 включает деталь корпуса 72 и прямоугольную хвосто— вую часть 73, которая свободно посажена внутри каждого выреза 71 и крепится: зм при помощи поперечного поворотного пальца.

Корпус 72 имеет форму ящика, образован наружной боковой стенкой 74, внутренней стенкой 75, задней стенкой 76 и нйжней стенкой 77. Передняя и верхняя стороны каждого ковша открыты. Поворотные платформы 12 вращаются по часовой стреле (см. фиг, 10), а направляющие кром л аружной 74 и нижней 77 стенок 1- ;.=. от форму кромок ножа, Поворотнь1е .ла фс,;-. : ==ремещаются

С 1ООЛЬ;:.Г ; СКОРОСТ .л. |(1:О;К 1, . НОСТИ ОТНОСИ

ТQFIi=HG \81ãpà;;,ë-;ого валя 4, и поэтому они

Все:.„реми поды ргаются воздействию большой центробежной силы. Центробежная. сила, которая создается в результате вращения поВоротш:1х платформ вокруг своей оси, незна -1и Тельна. В связи с этим кяждяя TBepl1BH частица, находящаяся в ковше 10, стремится выброситься радиально наружу из ротора.

Каждый ковш, продвигаясь тангенциально через твердое вещество, поднимаемое плугами

15 заполняется твердым шламом.

При работе сепаратора каждый ковш, поворачиваясь, занимает такое положение, при котором его открытая направляющая сторона оказывается обращенной наружу от ротора. При этом ковш зацепляется с одной из поверхностей 13 кулачкового устройства 78 и поднимается.

Кулачковое устройство (см. фиг. 5, 8 и

9) прикреплено горизонтальными болтами к кронштейну 79, который прикреплен к констру-кции 80 в виде револьверной головки.

Последовательность операций подъема и опускания ковша схематично показана на фиг.

12-17. На фиг. 12 и 15 один из ковшей 10 изображен в положении, при котором он взаимодействует с неподвижной поверхностью кулачка при отклоненип ковша вверх относительно поворотного штифта 81.

5,9858

lla фиг. 13 и 16 изображен ковш в положении, при котором он достигает своей наиьч лией точки на поверхности 13. Пои таком положении центробежная сила, действуюцьчя на ковш, заставляет его отбрасываться в направлении наружу, и ковш отходит от поверхности 13 и движется вправо (пунктир ная линия). Так как открытая сторона ковша в это время обращена радиально наружу, ro уплотненный кусок шлама иэ ковша вы- (p брасываегся наружу и проходит над крышкой

6 (см. фиг. 5) к медленно вращающемуся сборнику 16. Затем ковш возвращается в свое нижнее положение для зачерпывания шла. ма {см. фиг, 12 и 15), Из-за постоянно дей-)5 ствующей на ковш центробежной силы он будет отходить от кулачковой поверхности 13 и взаимодействовать с кулачковой поверхноатью 14 на кулачковой плите 61. Для этого разгрузочное отверстие 82 выполнено отно- )й сительно большим и имеет lD -образную фор му. Внутренний край разгрузочного отверстия скошен так, что каждый ковш 10 сталкивается с кулачковой поверхностью 14 и его хвостовая часть 73 скользит по этой по- 2 верхности. Хотя задняя стенка 77 ковша бу- дет находиться напротив кулачковой поверхности 13, центробежная сила будет удерживать ковш на некотором расстоянии от нее.

Так как в сепараторе шестнадцать ков- О шей, то кольцо из шлама (см. фиг. 5) повторно обрабатывается ковшами в шестнадцати местах по периферии каретки 11, В результате ковши 10 переносят относительно большое количество шлама в сборник 16. 35

Привод сепаратора осуществляется от двигателя 83 с валом 84. От -двигателя усилие иере дается на в ал 4 ч ерез приводной мех аниэм 85, объединенный с ременно-шкивовым узлом 86, в состав которого входят беско- 40 нечпый приводной ремень 87, разъемный, смещаемый пружиной приводной шкив 88 и приводной шкив 89 с плоской поверхностью.

Первый шкив крепится на приводном валу с. двигателя, а другой шкив — на натяжном ва- < лу 90. Натяжной вал закреплен в верхнем и нижнем подшипниках 91 и 92 и опирается на соответствующие поперечины 93 и 94, расположенные между швеллерами 24. На натяжном валу 90 расположен многоканавоч- !! ный приводной шкив 95 и горизонтальные

- бесконечные ремни 96, проходящие вокруг шкива 95 и также вокруг приводного шкива

97 II«центра,:ьном приводном валу 4. При вр«шенин ручки 98 B одном пли другом нап- р«ицснип продольное положение двигателя

83 меняется. Это приводит к изменению соотпоп еппя между выходным валом 8-1 двиг«геля 83 и цепгральпым валом 4 с целью пзмепеппн скорости. !

Ko»IIIoI ая каретка 1! может вра1ца гься со скоростью, неско«ько превышающей скорость »ращения ротора 1 и центрального ела 4. Таким образом, необходимое различие скорости на 2 об/мин между кареткой 11 и ротором может быть получено при помощи олока шестерен, Центральный приводной в an 4 установлен в подшипниках 99 и 100 и снабжен у верхнего конца частью 101, выступаюшей над ротором и несущей звездочку 102 (см. фиг.

1 и 2), которая при помоши ряда бесконечных цепей 103 приводит в движение подобную звездочку 104 на другом натяжном валу 105, установленном в подшипниках 106 и 107. На нижней части натяжного вала

105 расположена шестерня 108, которая сцеплена с шестерней 109, установленной на натяжном валу 110 (см. фиг. 11), установленном в подшипниках 111 и 112. Шестерня 113 на верхнем конце натяжного вала 110 сцеплена с приводной шестерней 114 каретки, прикрепленной болтами 115,(см. фиг.4) к верхнему к онцу приводи ой втулки

116. Эта втулка скользяще посажена на среднюю часть центрального вала 4 и имеет внутренний вкладыш 117. Приводная втулка 116 снабжена выступающим наружу болтовым фланцем 118, прикрепленным к кулачковой плите 61.

Диаметры двух звездочек, 102 и 104 рав. ны, а диаметры и число зубьев на шестернях

108 и 114 также подобраны соответствующим образом. jlae шестерни 109 и 113 образуют зубчатую передачу, которая вызыва ет вращение приводной шестерни 114 со скс ростью на 2 об/мин большей, чем скорость шестерни 108, Таким образом достигается различие в скорости, цричем рог :р вращается со скоростью 3000 об/мин, а ковшовая каретка 11-3002 об/мпн.

Собирающий шлам сборник 16 и огр«ждающая шлам стенка 68 составляют перевернутый поддонообразный собирающий шлам и раэгружаюший узел 119, расположенный с»ерху ротора. Центральный вал 4 выходит наверх через отверстие 120 в стенке 68, Узел 119 выполнен с возможностью p««Ieпня с Относительно медленной скоростью вокруг этого вала. На выходном валу 121 электродвигателя установлен шкив 122. Бесконечные ремни 123 проходят вокруг эго о шкива и сборника 16 гак, что при включении электродвигателя узел 119 будет вращаться со скоростью, например 2-4 об/мпн.

Неподвижные ножи 1? дейсгвуют вместе с медленно вращающейся с генкой цли борник IM 16.

При работе сепараг. рц суспензия под давлением поступ;seг по вво!IHoìó нагрус!ну 7 в

579858

9 канал 58 центрального вала, а затем наружу через радиальные расточки 60 попадает в центр ротора 1. В результате высокой ско-, рости вращения ротора твердые частицы суспенэии отбрасываются радиально наружу че5 рез заполненный суспенэией канал 69 и подают к периферийному краю ротора. Как только достаточное количество твердого вещества собирается вокруг пластины 8, появляется кольцевое шламовое уплотнение 124, которое удерживает жидкую часть суспензии

После этого жидкая часть суспензии non peRствием силы тяжести заполняет нижнюю часть ротора под диском 9 до тех пор, пока она не сможет пройти через выпускные сопла 3. ,0ля того чтобы зона, в которой образуется шламовое уплотнение, не начала забиваться твердыми частицами, три, неподвижных плуга 15 воздействуют на шлам, собирающийся в этой зоне. Освобожденный таким о6-® разом шлем стремится переместиться вверх по зазору между периферией пластины 8 и внутренней поверхностью ротора, откуда он периодически удаляется ковшами 10, Затем каждый наполненный ковш перемешается внутрь ротора, где он сталкивается с воздействующей кулачковой поверхностью 13 и на» чинает подниматься и изменять направление движения. Затем под действием центробежной силы уплотненный кусок шлама выбрасывается наружу и попадает в цилиндрический сборник 16. Так как этот сборник вращается с относительно низкой скоростью, то неподвижные соскребывакнцие ножи 17 освобождают шлам„который падает под дейст=g5 вием силы тяжести и выгружает=я: з сена= ратора.

Формула изобретения 4р

1. Центробежный сепаратор для разделения суспенэий, включаюший установленный на валу ротор с крышкой и днищем, устройство для подвода суспензии, камеру для вывода 15 осадка, образованную крышкой и горизонтальной пластиной, установленной на валу в роторе, устройства для отвода жидкости и выгрузки осадка и привод, о т л и ч а ю шю и йс я тем, что,.с целью повышения эффективности разделения, ротор выполнен чашеобраэным, горизонтальная пластина установлена с образованием кольцевого зазора, а во внутренней полости ротора под горизонтальной пластиной на валу установлен диск с зазором относительно внутренней поверхности ротора и с образованием между торцовой поверхностью диска и торцовой поверхностью горизонтальной пластины канала для исходной разделяемой суспенэии, при этом устройство для выгрузки осадка состоит из поворотных платформ, на которых размещен ряд ковшей, взаимодействующих с кулачковым устройством для подъема ковшей над ротором при выгрузке осадка и их последующего опускания, причем в камере для вывода осадка расположена каретка, планетарно связанная с поворотными платформами, а устройство для отвода жидкости представляет собой сопла, вставленные в отверстия днища ротора.

2. Сепаратор по п. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что вокруг крышки ротора установлен цилиндрчческий сборник осад се, снабженный приводом, цри этом во внутренней полости сборника радиально установлены неподвижные ножи для удале- и; осадка с его поверхности.

3, Сепаратс- по r., о . и и ч а ю— ш и и с я том, s. вал> и"..ох дит через внутреннюю полость ротора, а устройство для подвода суспензии состоит из вертикального канала и радиальных расточек, выполненных в валу.

4. Сепаратор по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что кулачковое устройство связано с поворотной кареткой.

5. Сепараторпоп. 1, отличаю— ши йся тем, чтонл периферинповоротнойкаретки установлен ряд ппугов, расположенных в зазоре между горизонтальной пластиной и внутренней поверхностью ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 304982, кл. В 04 В 1/08, 1971.

1 I

1 !

1 !!

Ill i !

И и !

1 а

Щ

Ш

1 J

I!!!

I ((! ! ! с

Ю ! (! н (! ) !! !! ! ! г! т и ((!!!

|!! (!! !!," — -и

7д бЗ

f0 б2

l г б б р г

0 б4

//О ( г ©

1 I

C г г

Ф

С )

С 1

С>

rl

Г ( /

O J

< (,г

1 ., 7/ —

1 т

О Й jg3 0 О 0)

1 ъ 57 Ъ

%, \,, 1

1 ! !!!

l

11

//

//

579858

Фиг.!5

Составитель М, Андреева

Редактор Л. Волкова Техред Н. Андрейчук Корректор. М. Демчик

Заказ 3611/51 Тираж 794 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., ц. 4/5

Филиал ППГ! "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4