RU179999U1

RU179999U1 - CENTRIFUGAL EXTRACTOR

Info

Publication number: RU179999U1
Application number: RU2017140820U
Authority: RU
Inventors: Виктор Сергеевич Скачков
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2018-05-30

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям герметичных центробежных экстракторов для экстракционного процесса в системе жидкость-жидкость для применения преимущественно в радиохимической промышленности. Техническим результатом является повышение надежности и срока эксплуатации экстрактора, увеличение производительности и выпуска продукции, за счет принудительного охлаждения и смазки подшипников скольжения небольшим объемом тяжелой фазы. Технический результат достигается в центробежном экстракторе, содержащем корпус, со смесительной камерой, камерами вывода фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, с закрепленным на ней приводом с валом и муфтой привода, подшипниковую опору корпуса с посадочным фланцем, соединенным с опорным фланцем по без зазорному разъему, и подшипником скольжения, выполненным в форме двух цилиндрических втулок и нижнего кольцевого подпятника, снабженных канавками в зазорах между ними, вал опоры корпуса, закрепленный во внутренней втулке подшипника, ротор, закрепленный на валу опоры корпуса, с транспортирующим устройством, камерой разделения, устройством вывода легкой фазы, диском с переточными отверстиями, крышкой ротора с переливным отверстием, образующей с диском гидрозатвор, полость которого сообщена с зазорами между втулками и подпятником подшипника, активатор, закрепленный в опоре корпуса и размещенный в гидрозатворе, цилиндрическую проставку, закрепленную на посадочном фланце опоры корпуса, с установленным в зоне крышки корпуса прижимом для сжатия опорного и посадочного фланцев и размещенными в ней подшипниковой опорой и валом проставки, сочленяющимся с валом привода муфтой привода, магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу проставки и расположена соосно и снаружи ведомой полумуфты, закрепленной на валу опоры корпуса, с кольцевым зазором, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран, закрепленная в опоре корпуса и выполненная в форме стакана с размещенной в нем ведомой полумуфтой, за счет того, что подшипник снабжен верхним кольцевым подпятником, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра нижнего подпятника, оба подпятника и активатор закреплены в опоре корпуса с зазорами с ее валом, на внутренней поверхности опоры корпуса в зоне контакта с подшипником выполнены канавки, сообщающиеся между собой и с зазорами в подшипнике, а активатор снабжен каналом, входное отверстие которого размещено в гидрозатворе, а выходное отверстие сообщается с канавками опоры корпуса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the design of sealed centrifugal extractors for the extraction process in the liquid-liquid system for use mainly in the radiochemical industry. The technical result is to increase the reliability and life of the extractor, increase productivity and output, due to forced cooling and lubrication of plain bearings with a small amount of heavy phase. The technical result is achieved in a centrifugal extractor containing a housing, with a mixing chamber, phase output chambers, a support flange and a housing cover, with a drive attached to it with a shaft and a drive coupling, a bearing housing support with a mounting flange connected to the support flange via a non-clearance connector , and a sliding bearing, made in the form of two cylindrical bushings and a lower annular thrust bearing, provided with grooves in the gaps between them, a shaft of the bearing housing, fixed in the inner sleeve of the bearing, po OP mounted on the shaft of the housing support, with a conveying device, a separation chamber, a light phase output device, a disk with overflow holes, a rotor cover with an overflow hole forming a water seal with the disk, the cavity of which is connected with the gaps between the bushings and the bearing thrust bearing, an activator fixed in the housing support and located in the hydraulic lock, a cylindrical spacer mounted on the landing flange of the housing support, with a clip installed in the area of the housing cover for compressing the support and landing flange ev and placed therein by a bearing support and a spacer shaft, articulated with a drive shaft by a drive clutch, a magnetic clutch, the driving coupling of which is fixed to the spacer shaft and located coaxially and outside the driven coupling half, mounted on the shaft of the housing support, with an annular gap in which the sealing a screen partition fixed in the housing support and made in the form of a glass with a driven half coupling placed in it, due to the fact that the bearing is equipped with an upper ring thrust bearing, whose inner diameter is Before the inner diameter of the lower thrust bearing, both thrust bearing and activator are fixed in the housing support with gaps with its shaft, grooves are made on the inner surface of the housing support in the area of contact with the bearing, communicating with each other and with gaps in the bearing, and the activator is equipped with a channel, the inlet of which placed in a water seal, and the outlet communicates with the grooves of the housing support. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкциям центробежных экстракторов для проведения массообменного процесса в системе жидкость-жидкость, в особенности к герметичным центробежным экстракторам для работы с химически агрессивными, радиоактивными и содержащими ядовитые вещества растворами, для применения преимущественно в радиохимической промышленности, в частности в процессах, допускающих только дистанционное обслуживание оборудования.The utility model relates to designs of centrifugal extractors for carrying out a mass transfer process in a liquid-liquid system, in particular to hermetic centrifugal extractors for working with chemically aggressive, radioactive and poisonous substances solutions, for use mainly in the radiochemical industry, in particular in processes allowing only remote maintenance of equipment.

Известен центробежный экстрактор (патент US 20040112800 А1, МПК В03В 5/60, опубликован 17.06.2004), содержащий корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, подшипниковую опору с фланцем, патрубком и крышкой подшипниковой опоры, установленный в подшипниковой опоре вал с закрепленным на нем ротором-сепаратором с камерой разделения, устройством вывода фаз и транспортирующим устройством, электродвигатель с кожухом, статором, закрепленным в кожухе, и ротором электродвигателя, закрепленным на валу и установленным с кольцевым зазором соосно со статором, размещенные в кольцевом зазоре перегородку-экран трубчатой формы, закрепленную герметично в кожухе, и чехол, закрепленный герметично на роторе электродвигателя, Перегородка-экран и чехол выполнены из немагнитного антикоррозионного материала, например, из тонкостенной немагнитной нержавеющей стали и герметизируются на элементах ротора и статора электродвигателя по контуру прилегания с помощью сварки.A centrifugal extractor is known (patent US 20040112800 A1, IPC B03B 5/60, published June 17, 2004), comprising a housing with a mixing chamber and phase output chambers, a bearing support with a flange, a pipe and a bearing support cover, a shaft mounted in the bearing support with a shaft fixed to it with a rotor-separator with a separation chamber, a phase output device and a conveying device, an electric motor with a casing, a stator fixed in the casing, and a rotor of the electric motor mounted on the shaft and mounted with an annular gap coaxially with the stat rum placed in the annular gap, the tube-shaped screen-partition mounted tightly in the casing, and the cover sealed on the electric motor rotor, the screen-screen and the cover are made of non-magnetic anticorrosive material, for example, of thin-walled non-magnetic stainless steel and are sealed on the rotor and the stator of the electric motor along the contour of the fit by welding.

Недостаток экстрактора заключается в том, что выполнение перегородки-экрана и чехла из металла увеличивает температуру их нагревания индукционными токами, инициируемыми переменным магнитным полем статора, что увеличивает их термическую деформацию, приводящую к их короблению в периодически повторяющихся циклах нагрева в рабочем режиме и охлаждения в режиме остановки. Это провоцирует их механическое разрушение при возможном контакте неподвижного статора с вращающимся ротором, что в итоге уменьшает механическую надежность и срок службы. Кроме того, близкое расположение электропривода к смесительной камере и ротору при интенсивном радиоактивном излучении перерабатываемых растворов приводит к разрушению обмотки статора электропривода и подшипников.The drawback of the extractor is that the implementation of the screen-shield and the cover made of metal increases the temperature of their heating by induction currents initiated by the alternating magnetic field of the stator, which increases their thermal deformation, which leads to their warping in periodically repeating heating and cooling cycles in the operating mode stop. This provokes their mechanical destruction with the possible contact of the stationary stator with a rotating rotor, which ultimately reduces the mechanical reliability and service life. In addition, the proximity of the electric drive to the mixing chamber and the rotor during intense radioactive radiation of the processed solutions leads to the destruction of the stator winding of the electric drive and bearings.

Известен центробежный экстрактор (патент на полезную модель RU 96498 U1, МПК В01D 11/04, опубликовано 10.08.2010 г.), содержащий привод, подшипниковую опору, корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором и трубками для вывода легкой фазы, магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу привода, ведомая полумуфта жестко соединена с ротором, и между полумуфтами размещена герметизирующая перегородка-экран, соединенная жестко с корпусом и связанная с ротором через соединенный с дном перегородки-экрана подшипник скольжения подшипниковой опоры, при этом полость гидрозатвора сообщена с зазором между герметизирующей перегородкой-экраном и ведомой полумуфтой.A centrifugal extractor is known (patent for utility model RU 96498 U1, IPC B01D 11/04, published on 08/10/2010), comprising a drive, a bearing support, a housing with a mixing chamber and phase output chambers, a rotor with a separation chamber, a conveying device, a water seal and tubes for outputting the light phase, a magnetic coupling, the driving coupling of which is fixed to the drive shaft, the driven coupling half is rigidly connected to the rotor, and between the coupling halves there is a sealing screen-shield connected rigidly to the housing and connected to the rotor through h sliding bearing of a bearing connected to the bottom of the screen-shield, while the cavity of the hydraulic lock is in communication with a gap between the sealing screen-shield and the driven coupling half.

Недостатком экстрактора является размещение герметизирующей перегородки-экрана одновременно в зазоре между подвижной и неподвижной обоймами подшипника и в зазоре между полумуфтами. Поэтому она должна быть достаточно толстой, выполняя функцию прочного кожуха подшипниковой опоры, на котором подвешен вращающийся ротор, и одновременно достаточно тонкой, чтобы не ослаблять вращающий магнитный момент в зазоре между полумуфтами. Необходимость выполнения обеих упомянутых функций усложняет конструкцию и снижает надежность экстрактора. Кроме того, подшипник охлаждается полным потоком тяжелой фазы, при прекращении которого или при запуске экстрактора в рабочий режим из режима остановки, в особенности в многоступенчатом каскаде однотипных экстракторов, охлаждение подшипника отсутствует, что может привести к его поломке.The disadvantage of the extractor is the placement of the sealing baffle-screen simultaneously in the gap between the movable and stationary bearings of the bearing and in the gap between the coupling halves. Therefore, it should be thick enough, performing the function of a strong casing of a bearing support, on which a rotating rotor is suspended, and at the same time thin enough not to weaken the rotating magnetic moment in the gap between the coupling halves. The need to perform both of these functions complicates the design and reduces the reliability of the extractor. In addition, the bearing is cooled by the full flow of the heavy phase, upon termination of which or when the extractor is put into operation from the stop mode, especially in the multi-stage cascade of the same type of extractors, there is no cooling of the bearing, which may lead to its breakdown.

Наиболее близким по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату к предложению заявителя является принятый за прототип центробежный экстрактор (патент на полезную модель RU 173039 U1, МПК В01D 11/04, опубликовано 08.08.2017), содержащий корпус со смесительной камерой, камерами вывода фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, подшипниковую опору с подшипниками скольжения и посадочным фланцем, привод с валом, ротор с диском с переточными отверстиями, камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками для вывода легкой фазы, гидрозатвором тяжелой фазы, крышкой ротора с переливным отверстием гидрозатвора, и магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу привода, а ведомая полумуфта жестко соединена с ротором и расположена с зазором с ведущей полумуфтой, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран, соединенная с корпусом, причем, экстрактор снабжен валом, жестко соединяющим своими концами ротор с ведомой полумуфтой, размещенными по высоте по разные стороны от подшипников, соединение перегородки-экрана с корпусом выполнено жестким закреплением ее выше и вне подшипников на посадочном фланце опоры, соединенным с опорным фланцем корпуса по разъему шарконус, перегородка-экран выполнена в форме стакана, в котором размещена ведомая полумуфта, а полость гидрозатвора сообщена с зазором между подшипниками. Кроме того, экстрактор снабжен цилиндрической проставкой, закрепленной на посадочном фланце с размещенными в ней промежуточными подшипниковой опорой и валом проставки, ведущая полумуфта закреплена на валу проставки, сочленяющегося с валом привода дополнительной муфтой, а корпус в зоне крышки корпуса снабжен прижимом проставки для сжатия опорного и посадочного фланцев. Подшипники скольжения выполнены в форме двух радиальных цилиндрических втулок и торцевого кольцевого подпятника, на поверхности которых в зоне зазора между собой и контакта с крышкой выполнены сообщающиеся продольные канавки для протока тяжелой фазы. Крышка ротора снабжена переливным отверстием крышки, размещенным выше отверстия гидрозатвора с образованием камеры подшипников, а сообщение полости гидрозатвора с зазором между подшипниками и канавками выполнено путем размещения подшипников в камере, причем, внутренний диаметр внешней втулки подшипника больше диаметра переливного отверстия гидрозатвора и не превышает диаметра переливного отверстия крышки.The closest technical combination and technical result achieved to the applicant’s proposal is a centrifugal extractor adopted as a prototype (patent for utility model RU 173039 U1, IPC B01D 11/04, published 08.08.2017), containing a housing with a mixing chamber, phase output chambers, supporting flange and housing cover, bearing support with plain bearings and mounting flange, drive with shaft, rotor with disk with overflow holes, separation chamber, conveying device, easy to remove tubes phase, a heavy phase hydraulic lock, a rotor cover with a hydraulic lock overflow hole, and a magnetic coupling, the driving coupling of which is fixed to the drive shaft, and the driven coupling half is rigidly connected to the rotor and located with a gap with the driving coupling half, in which there is a sealing screen partition connected with the housing, moreover, the extractor is equipped with a shaft rigidly connecting its ends to the rotor with the driven coupling half, placed in height on opposite sides of the bearings, the connection of the screen-partition with the housing is made IMT fastening it above and beyond the bearings on the mounting support flange coupled to the supporting flange of the connector housing sharkonus, baffle screen is formed in a cup-shaped, which houses the driven half-coupling, a water seal chamber communicates with a gap between the bearings. In addition, the extractor is equipped with a cylindrical spacer mounted on the mounting flange with intermediate bearing and spacer shaft located in it, the drive coupling half is mounted on the spacer shaft, which is coupled to the drive shaft by an additional coupling, and the housing in the area of the housing cover is equipped with a spacer clip for compressing the support and landing flanges. Sliding bearings are made in the form of two radial cylindrical bushings and an end ring thrust bearing, on the surface of which communicating longitudinal grooves for a heavy phase duct are made in the area of the gap between themselves and the contact with the cover. The rotor cover is equipped with a cover overflow hole located above the water seal opening to form the bearing chamber, and the water seal cavity communicates with a gap between the bearings and grooves by placing bearings in the chamber, and the inner diameter of the outer bearing sleeve is larger than the diameter of the water seal overflow hole and does not exceed the diameter of the overflow valve cover holes.

Недостатком экстрактора является охлаждение-смазка подшипников полным потоком тяжелой фазы, что может привести к его поломке при прекращении ее подачи или при запуске экстрактора в рабочий режим из состояния остановки, в особенности в многоступенчатом каскаде однотипных экстракторов, соединенных последовательно по потоку тяжелой фазы. Сечение вращающихся каналов при протекании всего потока тяжелой фазы в зазоре подшипников и их гидравлическое сопротивление ограничивает ее расход, что уменьшает производительность экстрактора, а увеличение сечения этих каналов увеличивает износ подшипников и потребляемую мощность. Диаметр соприкасающихся цилиндрических поверхностей обеих втулок подшипников должен быть больше диаметра переливного отверстия крышки, что увеличивает габариты подшипников и скорость их истирания и уменьшает срок их эксплуатации.The drawback of the extractor is the cooling and lubrication of the bearings with the full flow of the heavy phase, which can lead to its breakdown when it stops feeding or when the extractor is put into operation from a stopped state, especially in a multistage cascade of the same type of extractors connected in series along the flow of the heavy phase. The cross-section of rotating channels during the entire flow of the heavy phase in the bearing clearance and their hydraulic resistance limits its consumption, which reduces the productivity of the extractor, and an increase in the cross-section of these channels increases bearing wear and power consumption. The diameter of the contacting cylindrical surfaces of both bearing bushings should be larger than the diameter of the overflow hole of the cover, which increases the dimensions of the bearings and the rate of their abrasion and reduces their service life.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении надежности и срока эксплуатации экстрактора, увеличении производительности и выпуска продукции.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the reliability and life of the extractor, increase productivity and output.

Технический результат достигается в заявленном центробежном экстракторе, содержащим корпус со смесительной камерой, камерами вывода фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, с закрепленным на ней приводом с валом привода, подшипниковую опору корпуса с посадочным фланцем, соединенным с опорным фланцем по без зазорному разъему, и подшипником скольжения, выполненным в форме двух цилиндрических втулок и нижнего кольцевого подпятника, снабженных канавками в зазорах между ними, вал опоры корпуса, закрепленный во внутренней втулке подшипника, ротор, закрепленный на валу опоры корпуса, с транспортирующим устройством, камерой разделения, устройством вывода легкой фазы, диском с переточными отверстиями, крышкой ротора с переливным отверстием, образующей с диском гидрозатвор, полость которого сообщена с зазорами между втулками и подпятником подшипника, активатор, закрепленный в опоре корпуса и размещенный в гидрозатворе, цилиндрическую проставку, закрепленную на посадочном фланце опоры, с установленным в зоне крышки корпуса прижимом для сжатия опорного и посадочного фланцев и размещенными в ней подшипниковой опорой и валом проставки, сочленяющимся с валом привода муфтой привода, магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу проставки и расположена соосно и снаружи ведомой полумуфты, закрепленной на валу опоры корпуса, с кольцевым зазором, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран, закрепленная в опоре корпуса и выполненная в форме стакана с размещенной в нем ведомой полумуфтой, за счет того, что подшипник снабжен верхним кольцевым подпятником, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра нижнего подпятника, оба подпятника и активатор закреплены в опоре корпуса с зазорами с ее валом, на внутренней поверхности опоры корпуса в зоне контакта с подшипником выполнены канавки, сообщающиеся между собой и с зазорами в подшипнике, а активатор снабжен каналом, входное отверстие которого размещено в гидрозатворе, а выходное отверстие сообщается с канавками опоры корпуса Кроме того, опора корпуса снабжена вторым подшипником скольжения и дистанционирующей кольцевой втулкой, закрепленными в опоре корпуса с зазором с ее валом, причем, дистанционирующая втулка размещена по высоте между подшипниками и контактирует вместе со вторым подшипником наружными поверхностями с канавками опоры корпуса, а стакан выполнены из неметаллического материала, например, углепластика.The technical result is achieved in the inventive centrifugal extractor, comprising a housing with a mixing chamber, phase output chambers, a support flange and a housing cover, with a drive fixed to it with a drive shaft, a bearing housing support with a mounting flange connected to the support flange without a gap, and a sliding bearing, made in the form of two cylindrical bushings and a lower annular thrust bearing, provided with grooves in the gaps between them, a housing support shaft mounted in the inner sleeve of the bearing, a retractor mounted on a shaft of a bearing of the housing, with a conveying device, a separation chamber, a light phase output device, a disk with overflow holes, a rotor cover with an overflow hole forming a water seal with the disk, the cavity of which is in communication with the gaps between the bushings and the thrust bearing, an activator fixed in the housing support and placed in the hydraulic lock, a cylindrical spacer mounted on the landing flange of the support, with a clip installed in the area of the housing cover to compress the support and landing flanges and the magnetic coupling, the driving coupling of which is mounted on the shaft of the spacer and located coaxially and outside the driven coupling half, mounted on the shaft of the bearing of the housing, with an annular gap in which the sealing baffle is placed, placed in it by a bearing support and a spacer shaft articulating with the drive shaft a screen mounted in a housing support and made in the form of a glass with a driven half coupling placed in it, due to the fact that the bearing is equipped with an upper ring thrust bearing, the inner diameter of which is less than the morning diameter of the lower thrust bearing, both thrust bearing and activator are fixed in the housing support with gaps with its shaft, grooves are made on the inner surface of the housing support in the contact zone with the bearing and with gaps in the bearing, and the activator is equipped with a channel, the inlet of which is located in the water seal, and the outlet communicates with the grooves of the housing support. In addition, the housing support is equipped with a second sliding bearing and a spacer ring sleeve, fixed in the housing support with a gap with its shaft, moreover, the spacer sleeve is placed in height between the bearings and contacts the outer surfaces together with the second bearing with the grooves of the housing support, and the cup is made of non-metallic material, for example carbon fiber.

Предложенная конструкция экстрактора обеспечивает постоянную рециркуляцию небольшого количества тяжелой фазы, содержащейся в гидрозатворе при вращении ротора, через зазор и канавки в подшипниках как в рабочем режиме экстрактора, не ограничивая его производительность, так и при отсутствии подачи тяжелой фазы в смесительную камеру, в частности, при запуске в рабочий режим, что увеличивает надежность и срок эксплуатации экстрактора и выпуск продукции, а также исключает взаимосвязь диаметров переливного отверстия крышки и подшипников, что позволяет выполнить подшипники с минимальным допустимым диаметром и упрощает конструкцию.The proposed design of the extractor ensures constant recirculation of a small amount of the heavy phase contained in the hydraulic lock during rotation of the rotor through the clearance and grooves in the bearings both in the working mode of the extractor, without limiting its performance, and in the absence of the supply of the heavy phase to the mixing chamber, in particular, start-up, which increases the reliability and life of the extractor and product output, and also eliminates the relationship between the diameters of the overflow hole of the cover and bearings, h on allows you to bearings with minimum acceptable diameter and simplifies design.

На представленной фиг. 1 схематично изображен предлагаемый центробежный экстрактор в разрезе, на фиг. 2 схематично изображен в разрезе увеличенный вид магнитной муфты и подшипниковой опоры с верхней частью ротора, на фиг. 3 схематично изображен в разрезе увеличенный вид подшипниковой опоры в варианте с двумя подшипниками.In the presented FIG. 1 schematically shows the proposed centrifugal extractor in section, in FIG. 2 is a schematic sectional view in enlarged view of a magnetic coupling and bearing support with an upper part of the rotor; FIG. 3 is a schematic sectional view showing an enlarged view of a bearing support in an embodiment with two bearings.

Заявленный центробежный экстрактор (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) содержит корпус 1, в верхней части которого на крышке 2 корпуса 1 закреплен привод 3 с валом 4 привода, в нижней части размещены смесительная камера 5 с входными патрубками 6, камеры вывода легкой 7 и тяжелой 8 фаз с выходными патрубками 9, опорный фланец 10, подшипниковая опора 11 корпуса 1 с посадочным фланцем 12 и подшипником скольжения, например, из силицированного графита, выполненным в форме внутренней 13 и внешней 14 цилиндрических втулок, нижнего 15 и верхнего 16 кольцевых подпятников, размещенных с зазором 17, из которых внешняя 14 втулка и оба подпятника закреплены в опоре 11, а внутренняя 13 втулка снабжена на торцах и внешней цилиндрической поверхности канавками 18 на соприкасающихся с неподвижными элементами подшипников поверхностях. Цилиндрическая проставка 19, закреплена на посадочном фланце 12 с установленным в ее верхней части в зоне крышки 2 прижимом 20, например, пружинным, для сжатия опорного 10 и посадочного 12 фланцев с образованием герметичного, например, самоцентрирующегося разъема шар-конус для исключения протечки радиоактивных паров и растворов из нижней части корпуса 1 в обслуживаемую зону крышки 2, и размещенными в ней промежуточной подшипниковой опорой 21 и валом 22 проставки, сочленяющегося с валом 4 механической муфтой 23 привода 3. Во внутренней 13 втулке закреплен вал 24 опоры 11 с закрепленным на нем ротором 25 с транспортирующим устройством 26, например, погружного типа в форме черпаков, камерой разделения 27, устройством вывода легкой фазы, например, в форме трубок 28 с переливом 29 вывода легкой фазы, диском 30 с переточными отверстиями 31, крышкой 32 ротора 25 с переливным отверстием 33 вывода тяжелой фазы, образующей с диском 30 гидрозатвор 34, полость которого сообщена с зазором 17 между втулками и подпятниками подшипника.The claimed centrifugal extractor (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) contains a housing 1, in the upper part of which on the cover 2 of the housing 1 is mounted a drive 3 with a drive shaft 4, in the lower part there is a mixing chamber 5 with inlet pipes 6, the chamber the output of light 7 and heavy 8 phases with outlet pipes 9, a support flange 10, a bearing support 11 of the housing 1 with a mounting flange 12 and a sliding bearing, for example, of silicon graphite, made in the form of an inner 13 and an outer 14 cylindrical bushings, lower 15 and upper 16 ring thrust bearings data with a gap 17, of which the outer sleeve 14 and both thrust bearings are fixed in the support 11, and the inner sleeve 13 is provided with grooves 18 on the ends and the outer cylindrical surface on surfaces in contact with the stationary elements of the bearings. A cylindrical spacer 19 is mounted on the landing flange 12 with a clamp 20, for example spring loaded in its upper part in the area of the cover 2, for compressing the supporting 10 and landing 12 flanges with the formation of a tight, for example, self-centering ball-cone connector to prevent leakage of radioactive vapors and solutions from the lower part of the housing 1 to the serviced area of the cover 2, and placed in it by an intermediate bearing support 21 and a spacer shaft 22, articulated with the shaft 4 by a mechanical coupling 23 of the drive 3. In the inner 13 sleeve captive shaft 24 of the support 11 with the rotor 25 mounted on it with a conveying device 26, for example, a submersible type in the form of scoops, a separation chamber 27, a light phase output device, for example, in the form of tubes 28 with a light phase output overflow 29, a disk 30 with overflow holes 31, the cover 32 of the rotor 25 with an overflow hole 33 of the output of the heavy phase, forming with the disk 30 a water seal 34, the cavity of which is communicated with a gap 17 between the bushings and the thrust bearing.

На внутренней поверхности опоры 11 в зоне соприкосновения с неподвижными элементами подшипника выполнены канавки 35 для рециркуляции небольшого потока тяжелой фазы, сообщающиеся между собой и с зазором 17 с целью охлаждения и смазки подшипника. Активатор 36, например, в форме диска с резьбовой втулкой, закреплен в опоре 11, размещен в гидрозатворе 34 с зазором 37 с валом 24 и снабжен герметичным каналом 38, входное отверстие 39 которого размещено в гидрозатворе 34, а выходное отверстие 40 сообщается с канавками 35. Магнитная муфта содержит ведущую полумуфту 41, закрепленную на валу 22 проставки 19 и расположенную соосно и снаружи ведомой полумуфты 42, закрепленной на валу 24, с кольцевым зазором 43, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран 44, закрепленная в опоре 11 и выполненная в форме стакана из неметаллического материала, например, углепластика. Подпятники 15 и 16 закреплены в опоре 11 с зазорами 45 и 46 с валом 24 с образованием кольцевых переливов тяжелой фазы, причем, внутренний диаметр d₁ верхнего подпятника 16 меньше внутреннего диаметра d₂ нижнего подпятника 15, например, d₁=35 мм, d₂=45 мм и d₂-d₁=10 мм. Наружная поверхность ведомой полумуфты 42 покрыта слоем, например, напыленным, инертного к растворам материала, например, нержавеющей стали.On the inner surface of the support 11 in the area of contact with the stationary elements of the bearing grooves 35 are made for recirculation of a small flow of a heavy phase, communicating with each other and with a gap 17 to cool and lubricate the bearing. The activator 36, for example, in the form of a disk with a threaded sleeve, is fixed in the support 11, is placed in the hydraulic lock 34 with a gap 37 with a shaft 24 and is equipped with a sealed channel 38, the inlet 39 of which is placed in the hydraulic lock 34, and the outlet 40 communicates with grooves 35 The magnetic coupling contains a leading coupling half 41 mounted on the shaft 22 of the spacer 19 and located coaxially and outside the driven coupling half 42, mounted on the shaft 24, with an annular gap 43, in which there is a sealing partition screen 44, mounted in the support 11 and made in the form cups of non-metallic material, such as carbon fiber. The thrust bearings 15 and 16 are fixed in the support 11 with the gaps 45 and 46 with the shaft 24 with the formation of annular heavy phase overflows, moreover, the inner diameter d _{1 of the} upper thrust bearing 16 is less than the inner diameter d _{2 of the} lower thrust bearing 15, for example, d ₁ = 35 mm, d ₂ = 45 mm and d ₂ -d ₁ = 10 mm. The outer surface of the driven coupling half 42 is covered with a layer, for example, of a sprayed, inert to solutions material, for example, stainless steel.

В нижней части ротора 25 закреплена мешалка 47, размещенная в смесительной камере 5, для увеличения интенсивности перемешивания эмульсии и увеличения массообмена. В роторе 25 и в гидрозатворе 34 на крышке 32 и диске 30 закреплены радиальные пластины 48, 49 и 50 для предотвращения уменьшения угловой скорости жидкости относительно ротора 25. При этом, пластины 48 разгораживают объем камеры разделения 27 по азимутальному углу на отдельные, например, 4 секции, в каждой из которых размещена трубка 28. Верхняя часть корпуса 1 установлена в бетонном перекрытии 51 каньона с защитной пробкой 52, защищающих в процессе работы в радиохимическом производстве от опасного радиоактивного излучения растворов расположенную сверху них обслуживаемую зону с приводом 3 и прижимом 20. Ротор 25 вместе с подшипниковой опорой 11, посадочным фланцем 12, проставкой 19 и приводом 3 объединены закреплением в единый выемной узел, который может дистанционно извлекаться из корпуса 1 за проставку 19 для ремонта и замены.In the lower part of the rotor 25, a mixer 47 is mounted, located in the mixing chamber 5, to increase the intensity of mixing of the emulsion and increase mass transfer. In the rotor 25 and in the hydraulic lock 34 on the cover 32 and the disk 30, radial plates 48, 49 and 50 are fixed to prevent a decrease in the angular velocity of the liquid relative to the rotor 25. At the same time, the plates 48 unfold the volume of the separation chamber 27 along the azimuthal angle, for example, 4 sections, in each of which the tube 28 is placed. The upper part of the housing 1 is installed in a concrete floor 51 of the canyon with a protective stopper 52, which protect the solutions located on top during the operation in the radiochemical production from hazardous radiation they are serviced zone with drive 3 and clamp 20. Rotor 25 together with bearing support 11, mounting flange 12, spacer 19 and drive 3 are combined by fastening into a single extraction unit, which can be remotely removed from housing 1 for spacer 19 for repair and replacement.

В варианте с двумя подшипниками (фиг. 3) в опоре 11 установлены два подшипника скольжения 53 и 54, например, аналогичных по конструкции подшипнику, представленному на фиг. 2, разделенных по высоте дистанционирующей втулкой 55, закрепленной в опоре 11 с зазором 56 с валом 24, образующим канал для протока тяжелой фазы, аналогичный каналам в подпятниках.In the variant with two bearings (FIG. 3), two plain bearings 53 and 54 are installed in the support 11, for example, of a bearing similar to the design shown in FIG. 2, separated in height by a spacer sleeve 55 fixed in a support 11 with a gap 56 with a shaft 24 forming a channel for a heavy phase duct, similar to the channels in the thrust bearings.

Заявленный центробежный экстрактор работает следующим образом. После подключения привода 3 к электропитанию и начала вращения ротора 25 исходные растворы по входным патрубкам 6 подают в смесительную камеру 5, где они перемешиваются мешалкой 47 для осуществления массопередачи распределяющегося компонента, и образовавшаяся эмульсия подается транспортирующим устройством 26 внутрь вращающегося ротора 25. В процессе транспортировки эмульсии снизу-вверх и ее расслаивания в каждой секции камеры разделения 27 между пластинами 48 она приобретает форму трех радиально соприкасающихся кольцевых слоев - двух очищенных друг от друга разделенных легкой и тяжелой фаз соответственно в приосевой и периферийной зонах камеры разделения 27 и эмульсионного слоя между ними. Легкая фаза из приосевой зоны камеры разделения 27 через переливные кромки 29 трубок 28 выводится через них из ротора 25 в камеру 7 вывода легкой фазы и по выходным патрубкам 9 наружу экстрактора. Тяжелая фаза из периферийной зоны камеры разделения 27 через переточные отверстия 31 поступает в гидрозатвор 34, транспортируется к оси вращения к переливному отверстию 33, выводится из ротора 25 к периферии в камеру 8 вывода тяжелой фазы и по выходным патрубкам 9 наружу экстрактора. Осадок при наличии его в растворах за счет центробежной силы транспортируется по конической поверхности ротора 25 к переточным отверстиям 31, взмучивается неподвижным активатором 36, выполняющим функцию скребка, и выводится далее с потоком тяжелой фазы из ротора.The claimed centrifugal extractor operates as follows. After connecting the drive 3 to the power supply and the rotation of the rotor 25 begins, the initial solutions are fed through the inlet pipes 6 to the mixing chamber 5, where they are mixed with a mixer 47 to mass transfer the component to be distributed, and the resulting emulsion is conveyed by the conveying device 26 inside the rotating rotor 25. During emulsion transportation from bottom to top and its delamination in each section of the separation chamber 27 between the plates 48, it takes the form of three radially adjoining annular layers - two cleaner separated from each other light and heavy phases, respectively, in the axial and peripheral zones of the separation chamber 27 and the emulsion layer between them. The light phase from the axial zone of the separation chamber 27 through the overflow edges 29 of the tubes 28 is discharged through them from the rotor 25 into the light phase outlet chamber 7 and through the outlet pipes 9 to the outside of the extractor. The heavy phase from the peripheral zone of the separation chamber 27 through the overflow holes 31 enters the water trap 34, is transported to the axis of rotation to the overflow hole 33, is discharged from the rotor 25 to the periphery into the heavy phase outlet chamber 8 and through the outlet pipes 9 to the outside of the extractor. The precipitate, if present in solutions, is transported by centrifugal force along the conical surface of the rotor 25 to the overflow holes 31, is stirred up with a fixed activator 36, which acts as a scraper, and is then removed with the heavy phase stream from the rotor.

Небольшая часть потока тяжелой фазы вводится под давлением в гидрозатворе 34 через входное отверстие 39 в герметичный канал 38, транспортируется в нем вверх, поступает через выходное отверстие 40 в канавки 35, транспортируется в них вверх, переливается в зазоре 46 вниз под действием силы тяжести на вращающуюся со втулкой 13 канавку 18, транспортируется в ней под действием центробежной силы последовательно к периферии, вниз и к оси под действием перепада давления между диаметрами d₁<d₂, переливается в зазоре 45 вниз под действием силы тяжести и по зазору 37 возвращается обратно в гидрозатвор 34, смазывая и охлаждая подшипники при вращении ротора 25. Расход этого рециркулирующего по замкнутому тракту потока тяжелой фазы через герметичный канал 38 увеличивается с возрастанием его сечения и радиуса расположения входного отверстия 39, который на фиг. 2 указан максимальным в зоне переточного отверстия 31, относительно радиуса переливного отверстия 33 и равен его расходу в канавке 18, где он увеличивается с возрастанием ее сечения и разности диаметров переливов d₂-d₁.A small part of the heavy phase flow is introduced under pressure in the hydraulic lock 34 through the inlet 39 into the sealed channel 38, is transported up there, enters through the grooves 35, is transported up there, poured down in the gap 46 under the action of gravity onto the rotating with sleeve 13 the groove 18 is conveyed therein by centrifugal force to the periphery sequentially, down and towards the axis under the action of pressure difference between the diameters d ₁ <d _2, is poured into the gap 45 down by gravity and h Zora 37 back into the water seal 34, lubricating and cooling the bearings during rotation of the rotor 25. The flow rate of this recycled along a closed path of flow of the heavy phase through a sealed passage 38 increases with its cross-section and the radius of the inlet arrangement 39 which in FIG. 2 is indicated by the maximum in the zone of the overflow hole 31, relative to the radius of the overflow hole 33 and is equal to its flow rate in the groove 18, where it increases with increasing its cross section and the difference in diameter of the overflows d ₂ -d ₁ .

При прекращении подачи растворов в смесительную камеру 5 без остановки вращения ротора 25 рециркуляция потока тяжелой фазы по упомянутому замкнутому тракту через герметичный канал 38 продолжается, а ее вывод из ротора 25 через переливное отверстие 33 прекращается. При остановке технологического процесса, после прекращения подачи растворов в смесительную камеру 5 и остановки вращения ротора 25 содержащиеся в нем жидкости сливаются обратно в смесительную камеру 5, увеличивая уровень жидкости в ней свыше нижней кромки транспортирующего устройства 26. Поэтому при последующем запуске вращения ротора 25 даже без подачи растворов в смесительную камеру 5, в том числе и в каскаде однотипных экстракторов, соединенных последовательно по потоку тяжелой фазы, в гидрозатворе 34 практически одновременно с началом вращения ротора 25 вновь появляется жидкость и начинается ее рециркуляция через подшипники в течение всего времени вращения ротора 25.When you stop supplying solutions to the mixing chamber 5 without stopping the rotation of the rotor 25, the recirculation of the heavy phase stream through the aforementioned closed path through the sealed channel 38 continues, and its withdrawal from the rotor 25 through the overflow hole 33 stops. When the process stops, after the supply of solutions to the mixing chamber 5 is stopped and the rotor 25 is stopped rotating, the liquids contained in it are drained back to the mixing chamber 5, increasing the liquid level in it above the lower edge of the conveyor 26. Therefore, when the rotor 25 is subsequently rotated, even without the supply of solutions into the mixing chamber 5, including in the cascade of the same type of extractors, connected in series along the flow of the heavy phase, in the hydraulic lock 34 almost simultaneously with the beginning rashchenija rotor 25 and the liquid appears again starts its recirculation through the bearings during the rotation of the rotor 25 times.

В варианте с двумя подшипниками (фиг. 3) небольшая часть потока тяжелой фазы вводится под давлением в гидрозатворе 34 через входное отверстие 39 в герметичный канал 38, транспортируется в нем вверх, поступает через выходное отверстие 40 в канавки 35, транспортируется в них вверх, переливается в зазоре 46 верхнего подшипника 53 вниз на вращающуюся со втулкой 13 канавку 18, транспортируется в ней последовательно к периферии, вниз и к оси под действием перепада давления между диаметрами d₁<d₂, переливается в зазоре 45 вниз в зазор 56, переливается в зазоре 46 нижнего подшипника 54 вниз на вращающуюся со втулкой 13 канавку 18, транспортируется в ней последовательно к периферии, вниз и к оси под действием перепада давления между диаметрами d₁<d₂, переливается в зазоре 45 вниз и по зазору 37 возвращается обратно в гидрозатвор 34.In the variant with two bearings (Fig. 3), a small part of the heavy phase flow is injected under pressure in the hydraulic lock 34 through the inlet 39 into the sealed channel 38, is transported up there, enters through the outlet 40 into the grooves 35, is transported up there, poured in the gap 46 of the upper bearing 53 down onto the groove 18 rotating with the sleeve 13, it is transported in it sequentially to the periphery, down and to the axis under the action of a pressure differential between diameters d ₁ <d ₂ , overflows in the gap 45 down to the gap 56, overflows in the gap 46 of the lower bearing 54 down to the groove 18 rotating with the sleeve 13, it is transported in it sequentially to the periphery, down and to the axis under the action of a pressure differential between the diameters d ₁ <d ₂ , overflows in the gap 45 down and returns to the hydraulic lock 34 through the gap 37 .

Постоянная рециркуляция небольшого количества тяжелой фазы, содержащейся в гидрозатворе 34 при вращении ротора 25, через канал 38 и канавки 35, через зазор 17 и канавки 18 обеспечивается под напором как в рабочем режиме экстрактора, так и при отсутствии подачи тяжелой фазы в смесительную камеру 5, в частности, при запуске в рабочий режим, что увеличивает надежность и срок эксплуатации экстрактора. Небольшой расход рециркулирующего через подшипники потока тяжелой фазы не ограничивает производительность экстрактора, так как отбирается из гидрозатвора 34 после разделения фаз в камере разделения 27, что увеличивает выпуск продукции. Активатор 36 с каналом 38 аналогично напорному диску обеспечивает входное давление рециркулирующего потока тяжелой фазы в канавках 35, что исключает взаимосвязь диаметров переливного отверстия 33 крышки 32 и кольцевых переливов в зазорах 45 диаметром d₂ и 46 диаметром d₁ подпятников 15 и 16, позволяет выполнить подшипники с минимальным допустимым диаметром, упрощает конструкцию и увеличивает надежность и срок эксплуатации экстрактора. Использование двух подшипников, дистанционированных по высоте втулкой 55 позволяет уменьшить их габаритные размеры и диаметр подшипниковой опоры 11, радиальное биение вала 24 и вибрацию ротора 25, что увеличивает надежность и срок эксплуатации экстрактора. Перегородка-экран 44 выполнена из инертного к растворам неметаллического материала, например, углепластика, что уменьшает потери мощности за счет индуцируемых в ней вихревых токов Фуко при передаче сквозь нее переменного магнитного поля, уменьшает ее вредный нагрев и позволяет уменьшить габариты магнитной муфты.Constant recirculation of a small amount of the heavy phase contained in the water trap 34 when the rotor 25 is rotated, through the channel 38 and the grooves 35, through the gap 17 and the groove 18 is provided under pressure both in the working mode of the extractor and in the absence of the supply of the heavy phase to the mixing chamber 5, in particular, when starting up in the operating mode, which increases the reliability and life of the extractor. The small consumption of the heavy phase flow recirculating through the bearings does not limit the performance of the extractor, since it is taken out of the hydraulic lock 34 after phase separation in the separation chamber 27, which increases output. The activator 36 with channel 38, similarly to the pressure disk, provides the input pressure of the heavy phase recirculating flow in the grooves 35, which eliminates the relationship between the diameters of the overflow hole 33 of the cover 32 and the annular overflows in the gaps 45 with a diameter of d ₂ and 46 with a diameter of d _{1 of the} thrust bearings 15 and 16, and allows bearings with a minimum permissible diameter, simplifies the design and increases the reliability and life of the extractor. The use of two bearings spaced apart by the height of the sleeve 55 can reduce their overall dimensions and diameter of the bearing support 11, the radial runout of the shaft 24 and the vibration of the rotor 25, which increases the reliability and life of the extractor. The partition screen 44 is made of a non-metallic material inert to solutions, for example, carbon fiber reinforced plastic, which reduces power losses due to the Foucault eddy currents induced in it when an alternating magnetic field is transmitted through it, reduces its harmful heating and reduces the dimensions of the magnetic coupling.

Таким образом, заявлено техническое решение, обеспечивающее достижение нового технического результата, заключающегося в повышении надежности и срока эксплуатации экстрактора, увеличении производительности и выпуска продукции, совокупность признаков которого неизвестна из настоящего уровня техники, обладает новизной по сравнению с выбранным прототипом, технически выполнимо и промышленно применимо, что соответствует критериям, характеризующим полезную модель.Thus, the claimed technical solution that ensures the achievement of a new technical result, which consists in increasing the reliability and service life of the extractor, increasing productivity and output, the combination of characteristics of which is unknown from the present level of technology, has novelty compared to the selected prototype, is technically feasible and industrially applicable that meets the criteria characterizing the utility model.

Claims

1. A centrifugal extractor comprising a housing with a mixing chamber, phase output chambers, a support flange and a housing cover, with a drive fixed to it with a shaft and a drive coupling, a bearing housing support with a landing flange connected to the support flange via a clearance-free connector, and a sliding bearing made in the form of two cylindrical bushings and a lower annular thrust bearing, provided with grooves in the gaps between them, a bearing housing shaft fixed in the inner bearing sleeve, a rotor fixed on the housing bearing shaft a, with a conveying device, a separation chamber, a light phase output device, a disk with overflow holes, a rotor cover with an overflow hole forming a water lock with the disk, the cavity of which is in communication with the gaps between the bushings and the bearing thrust bearing, an activator fixed in the housing support and placed in a water seal, a cylindrical spacer mounted on the landing flange of the housing support, with a clip installed in the area of the housing cover for compressing the support and landing flanges and placed in it the support and the spacer shaft, articulating with the drive shaft, the drive coupling, the magnetic coupling, the driving coupling of which is mounted on the spacer shaft and located coaxially and outside the driven coupling half, mounted on the shaft of the housing support, with an annular gap in which the sealing partition screen is mounted, fixed in bearing housing and made in the form of a glass with a driven half coupling placed in it, characterized in that the bearing is equipped with an upper annular thrust bearing, the inner diameter of which is smaller than the lower inner diameter the thrust bearing, both thrust bearings and the activator are fixed in the housing support with gaps with its shaft, grooves are made on the inner surface of the housing support in the contact area with the bearing, communicating with each other and with gaps in the bearing, and the activator is equipped with a channel, the inlet of which is located in the hydraulic lock, and the outlet communicates with the grooves of the housing support.

2. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the bearing of the housing is provided with a second sliding bearing and a spacer ring sleeve mounted in the bearing of the housing with a clearance with its shaft, wherein the spacer sleeve is placed in height between the bearings and contacts the outer surfaces together with the second bearing with grooves of the housing support.

3. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the glass is made of non-metallic material, such as carbon fiber.