Коническая тарелка к сепаратору
Коническая тарелка к сепаратору, имеющая наружную и внутреннюю отбортовки и укрепленные на ее конической поверхности направляющие спиральные пластины, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения уноса тонкодисперсных частиц с осветленной жидкой фазой, спиральные пластины выполнены таким образом, что в любой их точке угол между нормалью и образующей тарелки, проходящей через ту же точку, больше угла трения осадка о поверхность тарелки, при этом грань каждой пластины, контактирующая с осадком, наклонена к поверхности тарелки под углом 15 - 30o, а отношение расстояния между соседними пластинами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0,1 - 0,3.
Предлагаемое изобретение относится к области разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил и может применено для очистки масел, топлива, смазочно-охлаждающих жидкостей от механических загрязнений в станкостроительной, химической, авиационной и других отраслях промышленности. Известна коническая тарелка к сепаратору, содержащая внутреннюю и внешнюю отбортовку и радиальные ребра (перегородки) на конической поверхности [1] Такая коническая тарелка обладает следующими недостатками. 1. На частицу, осевшую на коническую поверхность тарелки, действует гидравлическая сила, возникающая при движении жидкости в радиальном направлении относительно поверхности тарелки, которая способствует уносу частицы осветленной жидкостью. 2. Наличие от 4 до 12 радиальных ребер несколько снижает унос осевших частиц, но способствует турбулизации потока и, следовательно, образованию вихрей в области между двумя тарелками, ограниченной радиальными ребрами. Указанные недостатки присущи всем коническим тарелкам к сепараторам, имеющим радиальные ребра. Известна также коническая тарелка к сепаратору, имеющая наружную и внутреннюю отбортовку и шипики [2] На конической поверхности тарелки укреплены направляющие пластины, проекции которых в плоскости, перпендикулярной оси вращения, представляют собой спирали. В любой точке спиралей угол между касательной и вектором скорости потока жидкости в направлении сброса дисперсной фазы равен 30-60o. Высота направляющих пластин составляет 0,2-0,5 высоты шипиков, а встречная потоку грань имеет с поверхностью тарелки угол, равный 90o. Такое исполнение направляющих пластин увеличивает надежность задержания частиц и уменьшает их унос осветленной жидкостью. Однако, по мере повышения расхода (скорости) жидкости, ее вязкости, уменьшения разности массовых плотностей частиц и сепарируемой жидкости, а также уменьшения размера частиц, эффективность очистки снижается, так как осевшие частицы по линиям тока огибают пластины и уносятся осветленной жидкостью. Целью предлагаемого изобретения является уменьшение уноса тонкодисперсных частиц с осветленной жидкой фазой. Согласно предлагаемому изобретению, поставленная цель достигается выполнением спиральных пластин таким образом, что в любой их точке угол между нормалью и образующей тарелки, проходящей через ту же точку, больше угла трения осадка о поверхность тарелки, при этом грань каждой пластины, контактирующая с осадком, наклонена к поверхности тарелки под углом 15-30o, а отношение расстояния между соседними пластинами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0,1-0,3. Сущность изобретения поясняется описанием и чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез конической тарелки к сепаратору; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2 (исполнение тарелки для выделения тяжелой фракции); на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2 (исполнение тарелки для выделения легкой фракции). Предлагаемая коническая тарелка имеет наружную 1 и внутреннюю 2 отбортовки, коническую часть 3 с направляющими пластинами 4 (которые могут быть выполнены или на внутренней или на наружной поверхности конической части 3 тарелки), проекции которых в плоскости, перпендикулярной оси вращения, представляют собой спирали. Форма спирали определяется условием, что угол между нормалью в любой точке пластин и образующей, проходящей через ту же точку, больше угла трения осадка о поверхность тарелки. Высота пластин 4 определяет зазор между соседними тарелками. В зависимости от того, выделяется тяжелая или легкая фракции, соответственно на вогнутой или выпуклой поверхности пластин под углом 15-30o к поверхности тарелки выполнены грани 5 или 6. Отношение расстояния между соседними пластинами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0,1 -0,3. С помощью шпоночного паза 7 тарелки фиксируются в пакете. Разделение суспензии происходит в межтарелочном пространстве при работе сепаратора. Суспензия поступает в межтарелочное пространство через щели, образованные отбортовками 1 двух смежных тарелок и далее движется по каналам, образованным двумя соседними пластинами 4. По мере движения суспензии через межтарелочный зазор вдоль конической части 3 происходит смещение частиц, удельный вес которых больше удельного веса жидкости, к внутренней стороне тарелки. На фиг. 2 условно показано положение 1, соответствующее началу сепарации и положение П окончанию процесса осаждения. На осевшую частицу (положение П) действует гидравлическая сила Х, вектор которой совпадает с направлением движения потока суспензии, и центробежная сила F. Под действием этих двух сил частица движется по поверхности тарелки по результирующей составляющей к вогнутой грани 5 пластины 4(см. траекторию II III фиг. 2). При этом повышается эффективность разделения, так как достигается разделение потоков суспензии и осадка, обеспечивается минимальная площадь их соприкосновения. Так как расстояние между двумя соседними пластинами мало, то на грань 5 сбрасываются даже такие частицы, которые уносятся потоком осветленной жидкости в сепараторах с известным исполнением тарелок. Поскольку грань 5 наклонена к поверхности тарелки по всей длине пластины 4, то образуется канал, где скорости потока жидкости резко уменьшаются по мере уменьшения высоты клина (следовательно, гидравлическая сила Х, действующая на частицу, мала), а центробежная сила имеет нормальную составляющую FN которая прижимает частицу к ребру, и тангенциальную составляющую F
, способствующую сбросу частицы в противоположную от фугатоотводящих каналов сторону. Это исключает унос частиц в чистую полость и улучшает условия сброса осадка (дисперсной фазы). В случае, если необходимо разделить суспензию от частиц, удельный вес которых меньше удельного веса жидкости, поток направляется от центра к периферии тарелок, а наклонная грань 6 выполняется на выпуклой стороне пластины 4 (см. фиг. 4). Сепараторы с таким исполнением конических тарелок задерживают частицы свыше 1-3 мкм и позволяют применять их взамен дорогостоящих фильтров тонкой очистки, например, 5-ти микронных фильтров, грязеемкость которых в десятки раз меньше, чем в сепараторах. Применение сепараторов с предлагаемым исполнением тарелок в промышленности для очистки масел, топлива и смазочноохлаждающих жидкостей увеличивает ресурс гидроагрегатов, повышает их надежность, сокращает простои механизмов и станков.
Формула изобретения
Коническая тарелка к сепаратору, имеющая наружную и внутреннюю отбортовки и укрепленные на ее конической поверхности направляющие спиральные пластины, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения уноса тонкодисперсных частиц с осветленной жидкой фазой, спиральные пластины выполнены таким образом, что в любой их точке угол между нормалью и образующей тарелки, проходящей через ту же точку, больше угла трения осадка о поверхность тарелки, при этом грань каждой пластины, контактирующая с осадком, наклонена к поверхности тарелки под углом 15 30o, а отношение расстояния между соседними пластинами по окружности меньшего основания тарелки к длине ее образующей составляет 0,1 - 0,3.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
