RU186247U1 - Вертикальная подвесная центрифуга - Google Patents

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки в фильтрующих центрифугах на полупроницаемых мембранах методом ультрафильтрации и микрофильтрации и может найти применение в химической, нефтехимической, атомной, микробиологической, а также в экологических процессах очистки сточных вод.

Техническим результатом является повышение производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в вертикальной подвесной центрифуге, состоящей из цилиндрического барабана, снабженного ситом и закрепленного на валу, соединенным с приводным двигателем, и снабженной вибратором, выполненным в виде установленного на нижнем конце вала стакана, при этом боковая внутренняя поверхность стакана равномерно перфорирована и имеет форму эллипса, а осесимметрично со стаканом внутри него закреплен неподвижный стержень, имеющий также форму эллипса, причем отношение малого диаметра эллипса внутренней поверхности стакана к большому диаметру эллипса неподвижного стержня подчиняется условию:

где D - малый диаметр эллипса внутренней поверхности стакана, мм;

d - большой диаметр эллипса неподвижного стержня, мм.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки в фильтрующих центрифугах на полупроницаемых мембранах методом ультрафильтрации и микрофильтрации и может найти применение в химической, нефтехимической, атомной, микробиологической, а также в экологических процессах очистки сточных вод.

Известна фильтрующая центрифуга, включающая перфорированный ротор с крышкой и днищем, закрепленным на валу, кожух с крышкой и днищем, блокировочный механизм, три опорной колонны с пружинами, расположенные в горизонтальной плоскости под углом 120° одна относительно другой, электродвигатель, обеспечивающий вращение перфорированного ротора через шкивы, подшипники, в которых крепится вал и установленных на днище кожуха (П. м. 177265 РФ, МПК В04В 3/00, В04В 5/10, B01D 63/16, В04В 9/14, 2018).

К причинам, препятствующим достижения заданного технического результата относится вертикальное колебание больших масс, вызывающих потерю герметичности сварных швов и разъемных узлов из-за ослабления крепежных соединений (болтов с гайками), что требует периодической остановки работы и ремонта, это снижает время основной работы и в целом производительность.

Известна фильтрующая центрифуга, включающая конический фильтрующий ротор, жестко связанный с полым валом, приводится во вращение электродвигателем, два зубчатых колеса, которые находятся в постоянном зацеплении с неподвижной шестерней, укрепленной на стойке, грузы расположенные на зубчатых колесах (авт. св. №139616 СССР, 1960).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся большие динамические нагрузки при круговых колебаниях не только ротора центрифуги, но и зубчатых колес с грузами приводят к потери герметичности сварных швов и разъемных соединений, то снижает производительность из-за необходимости периодической остановки, осмотра и ремонта.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип относится вертикальная подвесная центрифуга, состоящая из вибратора, выполненного в виде установленного на нижнем конце веретена стакана, по внутренней стенке которого перекатывается ролик, насаженный на гибком приводном валике, получающем вращение от двигателя, защищенного от засорения кожухом [авт. св. №97587 СССР, 1952].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится дополнительные динамические нагрузки на ролик, гибкий приводной валик и двигатель вибратора, а также механическое взаимодействие поверхностей ролика и стакана, вызывающие износ этих поверхностей возникает необходимое в периодической остановке, осмотре и ремонте, что снижает основное время работы и производительность.

Техническим результатом заявляемой конструкции вертикальной подвесной центрифуги является повышение производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в вертикальной подвесной центрифуге, состоящей из цилиндрического барабана, снабженного ситом и закрепленного на валу, соединенном с приводным двигателем, и снабженной вибратором, выполненным в виде установленного на нижнем конце вала стакана, причем боковая внутренняя поверхность стакана равномерно перфорирована и имеет форму эллипса, а осесимметрично со стаканом внутри него закреплен неподвижный стержень, имеющий также форму эллипса, при этом отношение малого диаметра эллипса внутренней поверхности стакана к большому диаметру эллипса неподвижного стержня подчиняется условию:

где D - малый диаметр эллипса внутренней поверхности стакана, мм;

d - большой диаметр эллипса неподвижного стержня, мм.

Выполнение боковой внутренней поверхности стакана равномерно перфорированной обеспечивает заполнение фильтратом внутренней полости стакана.

Придание боковой внутренней поверхности стакана формы эллипса, а осесимметрично со стаканом внутри его закреплен не подвижный стержень, имеющий также форму эллипса позволяет создать момент сопротивления вращению стакана относительно неподвижного стержня в зазоре между их сопряженных поверхностей, а переменная величина зазора между этими эллиптическими сопряженными поверхностями вращающегося стакана и неподвижного стержня приводит к изменению от максимального при минимальном зазоре между поверхностями стакана и стержня до минимального при максимальном зазоре между этими поверхностями, что в целом увеличивает производительность.

Увеличение отношения диаметров, заявленных в уравнении (1) выше величины D/d=1,15 снижает максимальное значение момента сопротивления при вращении эллиптического стакана относительно эллиптического стержня, что уменьшает размах крутильных колебаний и не обеспечивает тиксотропного разжижения осадка на сите. Толщина осадка при этом увеличивается, скорость фильтрования уменьшается, что приводит к снижению производительности.

Уменьшение отношения диаметров, заявленных в уравнении (1) ниже величины D/d=1,05 может привести, во-первых, к механическому трению сопрягаемых эллиптических поверхностей стакана и стержня, их удару друг о друга, неконтролируемому режиму работы и необходимости остановки работы центрифуги. Это снижает основное время работы и производительность. Во-вторых, при фильтровании высоковязких суспензий, растворов и эмульсий тормозящий момент становится чрезмерно большим, что приводит к высокой амплитуде крутильных колебаний, сильной вибрации и неконтролируемому режиму работы, требующему остановки центрифуги. Это снижает время основной работы и производительность. Последний режим работы с сильным изменением скорости вращения особенно опасен для асинхронных приводных двигателей, в которых колебания скорости вращения с большой частотой и амплитудой приводят к их перегреву и выходу из строя.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой конструкции вертикальной подвесной центрифуги, на фиг. 2 - разрез А-А стакана и неподвижного стержня.

Вертикальная подвесная центрифуга состоит из вала 1, соединенного в верхней части с приводным двигателем 2, который закреплен на кожухе 3. На валу 1 в нижней части закреплен цилиндрический барабан 4 с ситом 5 для фильтрации. На нижнем конце вала 1 установлен стакан 6 с равномерно перфорированной боковой поверхностью 7, имеющей форму эллипса. Осесимметрично со стаканом 6 внутри него закреплен неподвижный стержень 8, имеющий также форму эллипса, при этом отношение малого диаметра D эллипса внутренней поверхности стакана к большому диаметру d эллипса неподвижного стержня 8 подчиняется условию (1). Стакан 6 с неподвижным стержнем 8 установлен в емкости 9 для сбора фильтрата. Для подачи фильтруемой жидкости внутри барабана 4 и установлена трубка 10, а для отвода фильтрата из емкости 9 в ее нижней части расположен вентиль 11.

Центрифуга работает следующим образом.

По трубке 10 внутри барабана 4 подают фильтруемую жидкость. Одновременно включают приводной двигатель 2, который вращает вал 1 с прикрепленным к нему барабаном 4.

Под действием центробежной силы фильтруемая жидкость прижимается к цилиндрической стенке барабана 4 и фильтруется через отверстия сита 5. Фильтрат направляется стенками кожуха 3 в емкость 9. Фильтрат заполняет емкость 9 и через отверстия перфорированной боковой поверхности 7 заполняет зазор между внутренней боковой перфорированной поверхностью 7 стакана 6 и боковой поверхностью неподвижного стержня 8. Так как внутренняя перфорированная поверхность 7 стакана 6 имеет форму эллипса, и такую же эту форму эллипса имеет боковая поверхность стержня 8, то при вращении стакана 6 вокруг стержня 8 зазор между боковыми поверхностями 7 и 8 меняется, соответственно то уменьшаясь до минимума (см. фиг. 1)

δ=(D-d)/2 то возрастая до максимума (см. фиг. 2).

Соответственно изменяется от максимума до минимума момент сопротивления при вращении стакана 6 относительно стержня 8. За один оборот вала 1 также изменения момента сопротивления происходят дважды, соответственно то затормаживая, то ускоряя вращение стакана 6 вместе с валом 1 и барабаном 4. Эти крутильные колебания приводят к тиксотропному разжижению осадка, накапливаемого на внутренней стенке сита 5, уменьшению его эффективной вязкости и стеканию осадка на днище барабана 4.

Непрерывное разжижение осадка и его отекание на днище барабана 4 уменьшает гидравлическое сопротивление осадка, увеличивает скорость центробежной фильтрации через сито 5 и приводит к росту производительности.

Таким образом, выполнение боковой поверхности 7 в стакане 6 перфорированной и придание этой поверхности формы эллипса, а также осесимметричная установка внутри стакана 6 неподвижного стержня 8, имеющего также форму эллипса, при отношении малого диаметра D эллипса внутренней поверхности стакана 6 к большому диаметру d эллипса неподвижного стержня 8, подчиняющегося выражению (1), позволяет вести процесс центробежного фильтрования с непрерывным тиксотропным разжижением осадка под действием крутильных колебаний, возникающих при вращении стакана 6 относительно неподвижного стержня 8, что приводит к увеличению скорости фильтрования, а значит и к росту производительности.

Claims (4)

1. Вертикальная подвесная центрифуга, состоящая из цилиндрического барабана, снабженного ситом и закрепленного на валу, соединенном с приводным двигателем, и снабженная вибратором, выполненным в виде установленного на нижнем конце вала стакана, отличающаяся тем, что боковая внутренняя поверхность стакана равномерно перфорирована и имеет форму эллипса, а осесимметрично со стаканом внутри него закреплен неподвижный стержень, имеющий также форму эллипса, при этом отношение малого диаметра эллипса внутренней поверхности стакана к большому диаметру эллипса неподвижного стержня подчиняется условию:
2. 
3. где D - малый диаметр эллипса внутренней поверхности стакана, мм;
4. d - большой диаметр эллипса неподвижного стержня, мм.

Images