Центрифуга

Центрифуга

Реферат

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центрифугам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центрифуга [1], содержащая корпус с технологическими патрубками, установленный в корпусе на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: сложность в обеспечении герметичного соединения обечаек после выгрузки осадка из ротора, вследствие попадания твердой фазы в уплотнения между обечайками, что приводит к перекосу обечаек ротора и значительной вибрации центрифуги.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга [2], содержащая ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями, конусообразных тарелей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, фильтр для очистки жидкости. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: длительность процесса удаления осадка, плохое удаление из ротора плотных осадков, что может привести к вибрации и разрушению центрифуги.

Предлагаемое техническое решение позволяет автоматизировать и механизировать выгрузку осадка из ротора центрифуги и, следовательно, повысить производительность процесса разделения жидких неоднородных сред, содержащих твердую и жидкую фазы, расширить возможности использования центрифуги, как для разделения суспензий, так и эмульсий, значительно уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Это достигается тем, что в предлагаемой центрифуге, содержащей кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки и крышки, диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части, узел трения, ротор расположен с возможностью осевого перемещения и остановки при вращении вала, оснащен устройством торможения и соединен с валом посредством подшипника скольжения и узла трения, расположенного на наружной поверхности обечайки. Рабочая поверхность узла трения изготовлена из материала с большим значением коэффициента трения скольжения, например из волокнита.

Использование в центрифуге подшипника скольжения и узла трения, обеспечивающих перемещение и остановку ротора, позволяет создать условия для выгрузки осадка из ротора за счет взмучивания частиц осадка потоком жидкости, перемешиваемой с помощью диска с лопастями.

На чертеже представлена центрифуга, разрез вдоль оси.

Центрифуга состоит из кожуха 1 с патрубками 2, 3 и 4, соответственно, для ввода исходной суспензии, вывода очищенной жидкости и осадка, размещенный на валу 5 ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки 6 и крышки 7. Внутри ротора на валу установлен диск 8. На поверхности диска в верхней его части укреплены лопасти 9. Диск делит внутренний объем ротора на две зоны: зону 10 - подачи суспензии и зону 11 - осаждения твердой фазы, образования слоя осадка и отвода очищенной жидкости. В нижней части обечайки выполнены сливные отверстия 12. На валу центрифуги расположена фрикционная муфта 13 для соединения обечайки ротора с валом и подшипник скольжения 14 для перемещения ротора вдоль оси вала 5. В обечайке 6, со стороны вала 5, установлено манжетное уплотнение 15, препятствующее попаданию разделяемой среды в подшипник 14. Рабочая поверхность муфты 13 может быть изготовлена из материала, имеющего большой коэффициент трения скольжения, например из текстолита, волокнита или армированной резины. Привод вала центрифуги и устройство торможения ротора условно не показаны.

Центрифуга работает следующим образом.

Исходная разделяемая среда через входной патрубок 2 поступает на диск 8 ротора и с помощью лопастей 9 приобретает необходимую окружную скорость. Под действием центробежной силы твердая фаза (осадок) направляется к внутренним стенкам ротора в зону осаждения 11, а очищенная от твердой фазы жидкость через сливные отверстия 12 поступает в кожух 1 и выводится из центрифуги через патрубок 3. Сгущенная суспензия (осадок) периодически выгружается из ротора путем остановки вращения ротора, уменьшения скорости вращения вала 5 и диска 8 и подачи в ротор через патрубок 2 промывной жидкости. Осадок выводится вместе с промывной жидкостью через патрубок 4. Принцип выгрузки осадка состоит в следующем. По окончании цикла центрифугирования, прекращается подача суспензии в центрифугу. Размыкается фрикционная муфта 13 и ротор, с помощью тормозного устройства, постепенно останавливают, перемещая обечайку 6 с крышкой 7 в подшипнике скольжения 14. Диск 8 продолжает вращаться, вследствие чего происходит интенсивный размыв осадка, осевшего на стенке ротора, промывной жидкостью, подаваемой во внутреннюю полость ротора. Данный эффект обусловлен разностью скоростей вращения ротора и диска. Размытый осадок из ротора вытекает через отверстия 12 вместе с промывной жидкостью. После окончательной выгрузки осадка цикл технологических операций по разделению суспензии или эмульсии повторяется. Муфту 13 замыкают, соединяя ротор с валом, и постепенно увеличивают скорость вращения ротора. При достижении ротором требуемой скорости возобновляется подача исходной суспензии в центрифугу.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить производительность центрифуги при разделении суспензий, образующих плотные осадки, обеспечить быстрое удаление осадка и промывку ротора, при этом не нарушается герметичность соединения обечайки с крышкой и балансировка ротора. Работоспособность центрифуги проверена на суспензиях, содержащих частицы микрокристаллической целлюлозы, кварцевого песка, глины, каменного угля с концентрацией твердой фазы в исходной суспензии от 0,01% до 5%, а также на эмульсиях: вода - машинное масло. Время промывки ротора составляет не более трех минут.

Источники информации

1. Патент РФ №2179893, В 04 В 1/10, В 04 В 11/02, 2002.

2. Авт. св. СССР №1043882, В 04 В 1/10, С 22 В 9/02, 1985 - прототип.

1. Центрифуга, включающая кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки и крышки, обечайка расположена с возможностью осевого перемещения, размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части, узел трения, отличающаяся тем, что ротор расположен с возможностью осевого перемещения и остановки при вращении вала, оснащен устройством торможения и соединен с валом посредством подшипника скольжения и узла трения для соединения вала с обечайкой.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность узла трения изготовлена из материала с большим значением коэффициента трения скольжения, например, волокнита.