RU195901U1

RU195901U1 - CENTRIFUGAL EXTRACTOR

Info

Publication number: RU195901U1
Application number: RU2019122877U
Authority: RU
Inventors: Виктор Сергеевич Скачков
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2020-02-10

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям центробежных экстракторов для системы жидких растворов с примесью осадков. Экстрактор содержит корпус с выполненной в нем камерой смешения, снабженный входными патрубками и кольцевыми сборниками легкой и тяжелой фаз с выходными патрубками, привод и подшипниковую опору, установленные в верхней части корпуса на съемном фланце, в которой установлен вал с жестко закрепленными на нем ротором с транспортирующим средством и мешалкой, закрепленными в нижней части ротора и размещенными в камере смешения, диском с переточными отверстиями и радиальными ребрами, образующим с ротором камеру разделения с размещенными в ней сепарационной насадкой и устройством отвода легкой фазы с переливным отверстием, сообщающимся с ее сборником, крышку с радиальными ребрами, имеющую выполненное в ней соосное валу переливное отверстие, сообщающееся со сборником тяжелой фазы, образующую с диском гидрозатвор, и вентиль, в котором в переливном отверстии крышки установлена жестко закрепленная на съемном фланце полая втулка, кольцевая полость которой охватывает с зазором вал, на которой жестко закреплены напорные трубчатые элементы с каналами, установленные симметрично по азимутальному углу и образующие в гидрозатворе заборный участок, а входные отверстия каналов трубчатых элементов размещены в осевой плоскости и соединены с полостью втулки, и радиальный трубчатый элемент с каналом, установленный над крышкой с зазором с ней, образующий выходной участок, при этом выходное отверстие его канала сообщается с седлом вентиля, установленного в зоне сборника тяжелой фазы, и перекрывается клапаном вентиля. Техническим результатом является увеличение производительности центробежного экстрактора и диапазона регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе, уменьшение потребляемой мощности и упрощение его конструкции за счет изменения формы и взаимного расположения ее элементов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to the design of centrifugal extractors for a system of liquid solutions with an admixture of precipitation. The extractor comprises a housing with a mixing chamber made therein, equipped with inlet nozzles and ring collectors of light and heavy phases with outlet nozzles, a drive and a bearing support mounted in the upper part of the housing on a removable flange in which a shaft with a rotor rigidly mounted on it with a conveyor means and a stirrer fixed in the lower part of the rotor and placed in the mixing chamber, a disk with overflow holes and radial ribs forming a separation chamber with the rotor with a separation nozzle and a light phase discharge device with an overflow hole communicating with its collector, a cover with radial ribs having an overflow hole made therein coaxially to the shaft, communicating with the heavy phase collector, forming a water seal with the disk, and a valve in which the cover has an overflow hole a hollow sleeve rigidly fixed on a removable flange is installed, the annular cavity of which covers a shaft with a clearance on which pressure tubular elements with channels rigidly fixed symmetrically azimuthal angle and forming a sampling section in the water seal, and the inlet openings of the channels of the tubular elements are placed in the axial plane and connected to the sleeve cavity, and a radial tubular element with a channel mounted above the cover with a gap with it, forming an outlet section, while the outlet of its channel communicates with the valve seat installed in the zone of the collector of the heavy phase, and is blocked by the valve valve. The technical result is to increase the productivity of the centrifugal extractor and the range of adjustment of the radial position of the emulsion layer in a rotating rotor, reducing power consumption and simplifying its design by changing the shape and relative position of its elements. 5 cp f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкциям центробежных экстракторов для проведения экстракционного процесса в системе жидкость-жидкость, в особенности к центробежным экстракторам с плавной регулировкой радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе, обеспечивающей достижение максимальной производительности технологического процесса без его остановки, в том числе в многоступенчатом центробежном экстракторе, и может быть использована в гидрометаллургической, радиохимической, фармацевтической и других отраслях промышленности.The utility model relates to designs of centrifugal extractors for carrying out an extraction process in a liquid-liquid system, in particular to centrifugal extractors with smooth adjustment of the radial position of the emulsion layer in a rotating rotor, which ensures maximum productivity of the process without stopping it, including in a multistage centrifugal extractor , and can be used in hydrometallurgical, radiochemical, pharmaceutical and other industries yshlennosti.

Известен центробежный экстрактор (Авторское свидетельство СССР №1679694 на изобретение, МПК B01D 11/04, опубликовано 20.11.1997 Бюл. №32, дополнительное к Авторскому свидетельству СССР №1546096 на изобретение, МПК B01D 11/04, опубликовано 28.02.1990 Бюл. №8), включающий корпус со смесительной камерой, камерами сбора тяжелой и легкой фаз, входными и выходными патрубками, подшипниковой опорой, приводом с муфтой. В опоре закреплен вал с ротором конической формы, мешалкой, транспортирующим устройством, кольцом, размещенным с зазором с ротором и образующим с ротором разделительную камеру с крестовиной и трубками для вывода легкой фазы, и крышкой с кольцевым переливом для вывода тяжелой фазы, образующей с кольцом гидрозатвор, в котором размещена закрепленная на корпусе обечайка. Обечайка выполнена в форме изогнутой трубки, содержащей два расположенных в разных по высоте участка, соединенных вертикальным звеном. Один внероторный участок закреплен жестко на опоре и расположен вне ротора с зазором с крышкой и снабжен входным отверстием, сообщающимся с окружающей корпус воздушной средой и перекрываемым вентилем, размещенным снаружи корпуса. Вертикальное звено расположено с зазором между крышкой и валом. Второй внутрироторный участок размещен в гидрозатворе и снабжен в периферийной зоне гидрозатвора выходным отверстием, расположенным в осевой плоскости и ориентированным попутно направлению вращения ротора. При обтекании внутрироторного участка потоком тяжелой фазы в зоне его выходного отверстия возникает разряжение, в результате чего при открытом вентиле на внероторном участке в поток тяжелой фазы в гидрозатворе засасывается атмосферный воздух. За счет перемешивания поток воздуха диспергируется на мелкие пузырьки, всплывающие к кольцевому переливу крышки, что способствует выводу осадка из ротора, уменьшает плотность тяжелой фазы в гидрозатворе и приводит к смещению эмульсионного слоя в разделительной камере. Таким образом обеспечивается регулировка взаимных уносов фаз без прекращения работы центробежного экстрактора.A centrifugal extractor is known (USSR Author's Certificate No. 1679694 for an invention, IPC B01D 11/04, published on 11/20/1997 Bull. No. 32, additional to the USSR Copyright Certificate No. 1546096 for an invention, IPC B01D 11/04, published on 02/28/1990 Bull. No. 8), comprising a housing with a mixing chamber, heavy and light phase collection chambers, inlet and outlet pipes, bearing support, drive with a coupling. A shaft with a cone-shaped rotor, an agitator, a conveying device, a ring placed with a gap with a rotor and forming a separation chamber with a rotor with a cross and tubes for outputting a light phase, and a cover with an annular overflow for outputting a heavy phase forming a water seal with a ring are fixed in the support , in which a shell is mounted on the housing. The shell is made in the form of a curved tube containing two located in different height sections connected by a vertical link. One non-rotor section is fixed rigidly to the support and is located outside the rotor with a gap with a cover and is equipped with an inlet that communicates with the air surrounding the housing and a shut-off valve located outside the housing. The vertical link is located with a gap between the cover and the shaft. The second rotor section is located in the hydraulic lock and is equipped in the peripheral zone of the hydraulic lock with an outlet located in the axial plane and oriented along the direction of rotation of the rotor. When a heavy phase flows around the in-rotor section in the area of its outlet, a vacuum occurs, as a result of which, when the valve is open on the out-rotor section, atmospheric air is sucked into the heavy-phase stream in the hydraulic lock. Due to mixing, the air flow is dispersed into small bubbles floating up to the annular overflow of the lid, which contributes to the removal of sediment from the rotor, reduces the density of the heavy phase in the water seal and leads to the displacement of the emulsion layer in the separation chamber. This ensures the adjustment of mutual phase entrainment without stopping the centrifugal extractor.

Недостатком центробежного экстрактора является сложность выполнения изогнутой трубки и ограниченность потока засасываемого атмосферного воздуха, который зависит от гидродинамического режима обтекании внутрироторного участка потоком тяжелой фазы в зоне его выходного отверстия, что увеличивает его стоимость и снижает интервал регулировки взаимных уносов фаз.A drawback of a centrifugal extractor is the difficulty of performing a curved tube and the limited flow of aspirated atmospheric air, which depends on the hydrodynamic regime of the heavy phase flowing around the in-rotor section in the area of its outlet, which increases its cost and reduces the adjustment interval for mutual phase entrainment.

Известен центробежный экстрактор (патент РФ №171757 на полезную модель, МПК B01D 11/04, опубликовано 15.06.2017 Бюл. №17), включающий привод, подшипниковую опору с фланцем и установленным в ней приводным валом, корпус со смесительной камерой с входными патрубками и камерами сбора разделенных тяжелой и легкой фаз с выходными патрубками, закрепленные жестко на приводном валу крышку с соосным приводному валу переливным отверстием, диск с переточными отверстиями и ротор конической формы, разделительную камеру, образованную диском с ротором, на входе в которую размещен механизм подачи смеси фаз из смесительной камеры, а на выходе сообщающуюся через трубки в стенке ротора с камерой сбора легкой фазы и через переточные отверстия диска с гидрозатвором, образованным диском с крышкой и сообщающимся через переливное отверстие крышки с камерой сбора тяжелой фазы, а в. корпусе со стороны привода через зазор с крышкой соосно приводному валу сочленен кольцевой зазорообразующий элемент, связанный с механизмом регулирования его положения, включающим приводной элемент, установленный в отверстии фланца подшипниковой опоры, и фиксатор, в котором поверхность переливного отверстия в крышке выполнена цилиндрической, зазорообразующий элемент выполнен в форме размещенных с зазором друг с другом с возможностью относительного поворота подвижного и неподвижного колец, закрепленных соответственно на подвижной втулке и неподвижной втулке, закрепленной жестко на фланце подшипниковой опоры, наружные торцы колец размещены в гидрозатворе внутри переливного отверстия крышки с зазором с его цилиндрической поверхностью и на них выполнены перекрывающие друг друга в направлении оси приводного вала секторные пазы с подобными выступами, а механизм регулирования выполнен в виде кулисной передачи поворота от приводного элемента к подвижной втулке.A centrifugal extractor is known (RF patent No. 171757 for utility model, IPC B01D 11/04, published on June 15, 2017 Bull. No. 17), including a drive, a bearing support with a flange and a drive shaft mounted in it, a housing with a mixing chamber with inlet pipes and collection chambers of separated heavy and light phases with output nozzles, a cover fixed to the drive shaft with an overflow hole coaxial to the drive shaft, a disk with transfer holes and a cone-shaped rotor, a separation chamber formed by a disk with a rotor at the entrance to the The mechanism of supplying the mixture of phases from the mixing chamber is located, and at the outlet it is communicated through tubes in the wall of the rotor with the collection chamber for the light phase and through the transfer openings of the disk with a water seal formed by the disk with the cover and connected through the overflow opening of the cover to the collection chamber for the heavy phase, and . the housing on the drive side through the gap with the cover coaxially to the drive shaft is joined by an annular gap-forming element connected with a mechanism for regulating its position, including a drive element mounted in the hole of the bearing support flange, and a latch in which the surface of the overflow hole in the cover is cylindrical, the gap-forming element is made in the form of placed with a gap with each other with the possibility of relative rotation of the movable and fixed rings, respectively mounted on the movable the sleeve and the fixed sleeve fixed rigidly on the bearing support flange, the outer ends of the rings are placed in the hydraulic lock inside the overflow hole of the cover with a gap with its cylindrical surface and sector grooves overlapping each other in the direction of the drive shaft axis are made with similar protrusions, and the control mechanism is made in the form of a rocker transmission of rotation from the drive element to the movable sleeve.

Недостатком центробежного экстрактора является сложность выполнения зазорообразующего элемента и механизма его регулирования в виде кулисной передачи поворота от приводного элемента к подвижной втулке, что увеличивает его стоимость и снижает надежность центробежного экстрактора. Кроме того, через зазоры между подвижным и неподвижным кольцами и их торцевой частью с цилиндрической поверхностью переливного отверстия крышки постоянно протекает некоторое количество тяжелой фазы. Это ограничивает нижний предел ее расхода через экстрактор для обеспечения оптимального положения эмульсионного слоя в роторе, а также может привести к прорыву гидрозатвора - попаданию в него легкой фазы и опорожнения от нее ротора в камеру сбора тяжелой фазы при снижении подачи тяжелой фазы в экстрактор.The disadvantage of a centrifugal extractor is the complexity of the gap-forming element and the mechanism for its regulation in the form of a rocker transmission of rotation from the drive element to the movable sleeve, which increases its cost and reduces the reliability of the centrifugal extractor. In addition, a certain amount of the heavy phase constantly flows through the gaps between the movable and fixed rings and their end part with the cylindrical surface of the overflow hole of the lid. This limits the lower limit of its flow rate through the extractor to ensure the optimal position of the emulsion layer in the rotor, and can also lead to a breakthrough of the hydraulic lock - the light phase entering it and the rotor emptying from it into the heavy phase collection chamber while reducing the supply of the heavy phase to the extractor.

Наиболее близким к предложению заявителя по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату является центробежный экстрактор (авторское свидетельство СССР №1603551, МПК B01D 11/04, опубликовано 23.05.1993 Бюл. №19), содержащий привод, опору, вал, корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, конический ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором, выполненным в виде кольца и обечайки, жестко закрепленных соответственно на валу и опоре, причем обечайка размещена между кольцом и крышкой ротора, трубками для вывода легкой фазы, в котором в обечайке выполнен канал, соединяющий кольцевой зазор с камерой сбора тяжелой фазы через переточное отверстие и снабженный вентилем, перекрывающим переточное отверстие. На кольце и крышке установлены радиальные ребра по обе стороны обечайки для увеличения давления в гидрозатворе и диапазона регулировки гидравлического сопротивления канала обечайки, осуществляемой за счет изменения сечения канала вентилем снаружи центробежного экстрактора без остановки вращения ротора. Тяжелая фаза поступает из камеры разделения в гидрозатвор через переточные отверстия между кольцом и ротором. Кольцо может быть выполнено в виде закрепленного на валу диска с периферийными отверстиями, на периферийной фланцевой части которого жестко крепятся ответными фланцами ротор и крышка, что упрощает закрепление на валу вращающихся элементов. Привод и опора с валом закреплены на съемном фланце в верхней части корпуса и объединены в единый выемной узел, что упрощает сборку и разборку центробежного экстрактора. Плавная регулировка сечения канала вентилем снаружи корпуса без остановки вращения ротора позволяет изменять давление тяжелой фазы в гидрозатворе и радиальное положение эмульсионного слоя в роторе, обеспечивая оптимальное значение взаимных уносов фаз и максимальную производительность центробежного экстрактора.The closest to the applicant’s offer in terms of the set of technical features and the technical result achieved is a centrifugal extractor (USSR author's certificate No. 1603551, IPC B01D 11/04, published May 23, 1993 Bul. No. 19) containing a drive, support, shaft, housing with a mixing chamber and phase output chambers, a conical rotor with a separation chamber, a conveying device, a water seal made in the form of a ring and a shell rigidly mounted on the shaft and support, respectively, and the shell is located between the ring and the mouth cover ora, with tubes for outputting the light phase, in which a channel is made in the shell connecting the annular gap with the collection chamber of the heavy phase through the transfer hole and equipped with a valve blocking the transfer hole. Radial ribs on both sides of the shell are installed on the ring and the cover to increase the pressure in the hydraulic seal and the range of adjustment of the hydraulic resistance of the shell channel, which is carried out by changing the channel cross-section by the valve outside the centrifugal extractor without stopping the rotation of the rotor. The heavy phase enters from the separation chamber into the water trap through the transfer holes between the ring and the rotor. The ring can be made in the form of a disk fixed to the shaft with peripheral holes, on the peripheral flange part of which the rotor and cover are rigidly mounted with counterflanges, which simplifies the fastening of rotating elements to the shaft. The drive and the support with the shaft are mounted on a removable flange in the upper part of the housing and combined into a single pull-out unit, which simplifies the assembly and disassembly of the centrifugal extractor. Smooth adjustment of the channel cross-section by the valve outside the housing without stopping the rotation of the rotor allows you to change the pressure of the heavy phase in the hydraulic lock and the radial position of the emulsion layer in the rotor, providing the optimal value of the mutual phase entrainment and the maximum performance of the centrifugal extractor.

Недостатком центробежного экстрактора является большое гидравлическое сопротивление неподвижной кольцевой обечайки потоку вращающейся в гидрозатворе тяжелой фазы, обусловленное ее большой смоченной площадью, что увеличивает потребляемую приводом мощность, снижает давление в гидрозатворе за счет ее тормозящего воздействия на обтекающий ее поток тяжелой фазы, и уменьшает производительность центробежного экстрактора, за счет уменьшения объема камеры разделения при заданных плотностях фаз. Кроме того, периферийные входные отверстия обечайки ориентированы в радиальном направлении, что ограничивает давление в них только статическим давлением тяжелой фазы и сужает диапазон регулировки положения эмульсионного слоя в роторе.A drawback of a centrifugal extractor is the large hydraulic resistance of the stationary ring shell to the flow of the heavy phase rotating in the hydraulic lock, due to its large wetted area, which increases the power consumed by the drive, reduces the pressure in the hydraulic lock due to its inhibitory effect on the heavy phase flow around it, and reduces the performance of the centrifugal extractor , by reducing the volume of the separation chamber at given phase densities. In addition, the peripheral inlet openings of the shell are oriented in the radial direction, which limits the pressure in them only to the static pressure of the heavy phase and narrows the range of adjustment of the position of the emulsion layer in the rotor.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в увеличении производительности центробежного экстрактора и диапазона регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе, уменьшении потребляемой приводом мощности и упрощении конструкции за счет изменения формы и взаимного расположения элементов обечайки и вентиля.The essence of the proposed technical solution is to increase the performance of the centrifugal extractor and the adjustment range of the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor, reduce the power consumed by the drive and simplify the design by changing the shape and relative position of the shell and valve elements.

Указанный технический результат достигается в предложенном центробежном экстракторе, включающим корпус с выполненной в нем камерой смешения, снабженный входными патрубками и кольцевыми сборниками легкой и тяжелой фаз с выходными патрубками, привод и подшипниковую опору, установленные в верхней части корпуса на съемном фланце, в которой установлен вал с жестко закрепленными на нем ротором с транспортирующим средством и мешалкой, закрепленными в нижней части ротора и размещенными в камере смешения, диском с переточными отверстиями и радиальными ребрами, образующим с ротором камеру разделения, с размещенными в ней сепарационной насадкой и устройством отвода легкой фазы с переливным отверстием, сообщающимся с ее сборником, крышку с радиальными ребрами, имеющую выполненное в ней соосное валу переливное отверстие, сообщающееся со сборником тяжелой фазы, образующую с диском гидрозатвор, и вентиль, в котором в переливном отверстии крышки установлена жестко закрепленная на съемном фланце полая втулка, кольцевая полость которой охватывает с зазором вал, на которой жестко закреплены напорные трубчатые элементы с каналами, установленные симметрично по азимутальному углу и образующие в гидрозатворе заборный участок, а входные отверстия каналов трубчатых элементов размещены в осевой плоскости и соединены с полостью втулки, и радиальный трубчатый элемент с каналом, установленный над крышкой с зазором с ней, образующий выходной участок, при этом выходное отверстие его канала сообщается с седлом вентиля, установленного в зоне сборника тяжелой фазы, и перекрывается клапаном вентиля.The specified technical result is achieved in the proposed centrifugal extractor, comprising a housing with a mixing chamber made therein, equipped with inlet nozzles and light and heavy phase annular collectors with outlet nozzles, a drive and bearing support mounted in the upper part of the housing on a removable flange in which the shaft is installed with a rotor rigidly fixed on it with a conveying agent and an agitator fixed in the lower part of the rotor and placed in the mixing chamber, a disk with overflow holes and a dialy ribs forming a separation chamber with a rotor, with a separation nozzle placed in it and a light phase outlet device with an overflow hole communicating with its collection, a cover with radial ribs having an overflow hole made therein coaxial to the shaft and communicating with the heavy phase collector, forming with a disk a water lock, and a valve in which a hollow sleeve rigidly fixed on a removable flange is installed in the overflow hole of the cover, the annular cavity of which covers a shaft with a clearance, which is rigidly pressure tubular elements with channels installed symmetrically along the azimuthal angle and forming a sampling section in the hydraulic seal are repaired, and the inlet openings of the channels of the tubular elements are placed in the axial plane and connected to the sleeve cavity, and a radial tubular element with a channel mounted above the cover with a gap with it, forming the outlet section, while the outlet of its channel communicates with the valve seat installed in the zone of the collector of the heavy phase, and is blocked by the valve valve.

Напорные трубчатые элементы выполнены в форме вальцованных труб с формированием в сечении перпендикулярной их оси плоскостью овалоподобного профиля, образованного двумя плоскопараллельными противоположными стенками, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси вала, и закругленными лобовой и кормовой кромками так, что длина между кромками больше ширины профиля в перпендикулярном направлении, например, более чем в 4 раза для уменьшения коэффициента лобового сопротивления. Полая втулка выполнена в форме кольцевого цилиндра с кольцевой полостью и закреплена на съемном фланце, например, разъемным резьбовым соединением в торцевой ее части, направление которой соответствует затягиванию резьбы до фиксации ее поворота в направлении вращения ротора для упрощения изготовления, сборки и разборки конструкции. По сравнению с прототипом за счет замены обечайки на напорные трубчатые элементы уменьшается потребляемая приводом мощность и увеличивается давление тяжелой фазы в гидрозатворе, что увеличивает производительность центробежного экстрактора. Предложенная ориентация входных отверстий каналов напорных трубчатых элементов увеличивает давление тяжелой фазы в них на величину динамического давления, что увеличивает ее расход в этих каналах и диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе. Выполнение выходного участка в форме радиального трубчатого элемента и его закрепление вместе с вентилем на съемном фланце упрощает изготовление, сборку и разборку центробежного экстрактора.Pressure head tubular elements are made in the form of rolled tubes with the formation in cross section perpendicular to their axis by a plane of an oval-like profile formed by two plane-parallel opposite walls located in planes perpendicular to the shaft axis and rounded frontal and stern edges so that the length between the edges is longer than the profile width perpendicular direction, for example, more than 4 times to reduce drag coefficient. The hollow sleeve is made in the form of an annular cylinder with an annular cavity and is mounted on a removable flange, for example, with a detachable threaded connection in its end part, the direction of which corresponds to tightening the thread until it locks in the direction of rotation of the rotor to simplify manufacturing, assembly and disassembly of the structure. Compared with the prototype, by replacing the shell by pressure head tubular elements, the power consumed by the drive decreases and the pressure of the heavy phase in the hydraulic lock increases, which increases the performance of the centrifugal extractor. The proposed orientation of the inlet channels of the pressure tube elements increases the pressure of the heavy phase in them by the value of the dynamic pressure, which increases its flow rate in these channels and the range of adjustment of the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor. The implementation of the output section in the form of a radial tubular element and its fastening together with the valve on a removable flange simplifies the manufacture, assembly and disassembly of a centrifugal extractor.

Таким образом, заявленная полезная модель является техническим решением поставленной задачи, сущность которого выражается в новой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения, указанного заявителем нового технического результата, что предопределяет ее соответствие критериям патентоспособности.Thus, the claimed utility model is a technical solution to the problem, the essence of which is expressed in a new set of essential features sufficient to achieve the new technical result indicated by the applicant, which determines its compliance with the patentability criteria.

На фиг. 1 схематично изображен предложенный центробежный экстрактор в разрезе, на фиг. 2 схематично изображено сечение А-А фиг. 1, на фиг. 3 схематично изображено сечение В-В напорного трубчатого элемента фиг. 2, на фиг. 4 схематично изображено сечение Б-Б фиг. 1 с видом крышки, на фиг. 5 схематично изображено сечение Г-Г радиального трубчатого элемента фиг. 4.In FIG. 1 schematically shows the proposed centrifugal extractor in section, in FIG. 2 schematically shows a section AA of FIG. 1, in FIG. 3 schematically shows a cross-section BB of the pressure tube element of FIG. 2, in FIG. 4 schematically shows a section bB of FIG. 1 with a view of the lid, in FIG. 5 schematically shows a cross-section GG of the radial tubular element of FIG. 4.

Центробежный экстрактор включает корпус 1 с камерой смешения 2 в нижней его части с входными патрубками 3 и кольцевыми сборниками легкой 4 и тяжелой 5 фаз с выходными патрубками 6 и 7, привод 8 и подшипниковую опору 9, установленные на съемном фланце 10, закрепленном в верхней части корпуса 1, установленный вертикально в подшипниковой опоре 9 вал 11, сочленяющийся с приводом 8 через муфту 12. На валу 11 закреплен жестко разделительный диск 13 с радиальными ребрами 14 и переточными отверстиями 15, на котором снизу закреплен ротор 16, например конусной формы, с транспортирующим средством 17, например в форме нескольких установленных аксиально симметрично черпаков, и мешалкой 18, размещенными в камере смешения 2, а сверху закреплена крышка 19 с радиальными ребрами 20 и соосным валу 11 переливным отверстием 21, сообщающимся со сборником 5. Диск 13 образует с ротором 16 камеру разделения 22, с размещенными в ней сепарационной насадкой, например в виде радиальных пластин 23, и устройством отвода легкой фазы, например трубками 24, закрепленными аксиально симметрично и герметично в роторе 16, с переливными отверстиями 25, сообщающимся со сборником 4. Крышка 19 образует с разделительным диском 13 гидрозатвор 26 для отвода тяжелой фазы через переливное отверстие 21.The centrifugal extractor includes a housing 1 with a mixing chamber 2 in its lower part with inlet pipes 3 and ring collectors of light 4 and heavy 5 phases with output pipes 6 and 7, a drive 8 and a bearing support 9 mounted on a removable flange 10 mounted in the upper part housing 1, mounted vertically in the bearing support 9, the shaft 11, articulated with the drive 8 through the clutch 12. On the shaft 11 is fixed rigidly dividing disk 13 with radial ribs 14 and transfer holes 15, on which a rotor 16, for example conical shape, is fixed below , with a transporting means 17, for example in the form of several axially symmetrically mounted scoops, and an agitator 18 placed in the mixing chamber 2, and a lid 19 is fixed on top with radial ribs 20 and an axial shaft 11 with an overflow hole 21 in communication with the collector 5. The disk 13 forms with a rotor 16, a separation chamber 22, with a separation nozzle placed in it, for example in the form of radial plates 23, and a light phase removal device, for example, tubes 24 fixed axially symmetrically and hermetically in the rotor 16, with overflow openings Voith 25 communicating with the collecting means 4. The cover 19 forms a water seal 13 separating disc 26 for discharging the heavy phase through an overflow opening 21.

Полая втулка 27, например, кольцевой формы с внутренним и наружным диаметрами, например, D₂=20 мм и D₄=28 мм (Фиг. 4), и с кольцевой полостью 28, охватывает с зазором вал 11 с диаметром, например, D₁=18 мм (Фиг. 4) и размещена в переливном отверстии 21 крышки 19 с зазором 29 (Фиг. 4). Полая втулка 27 закреплена резьбовым соединением 30 с диаметром, например, D₃=24 мм (Фиг. 1) на съемном фланце 10 вместе с жестко закрепленными на ней, например, в количестве двух штук, напорными трубчатыми элементами 31 с каналами 32 (Фиг. 2). Все диаметры D₁<D₂<D₃<D₄ меньше диаметра переливного отверстия 21, например D₆=32 мм (Фиг. 4), крышки 19. Направление резьбы резьбового соединения 30 соответствует ее затягиванию до фиксации поворота полой втулки 27 в направлении по стрелке Д (Фиг. 2) вращения ротора 16 и крышки 19 для предотвращения самооткручивания полой втулки 27 при работе с растворами и ее разрушения. Предложенное соотношение диаметров D₁-D₄ и D₆ позволяет при наличии, например, только одного напорного трубчатого элемента 31 при сборке завести крышку 19 снизу сквозь свое переливное отверстие 21 через этот элемент и установить ее в зоне полой втулки 27 с зазором 29 с ней.The hollow sleeve 27, for example, of an annular shape with inner and outer diameters, for example, D ₂ = 20 mm and D ₄ = 28 mm (Fig. 4), and with an annular cavity 28, covers with a gap a shaft 11 with a diameter, for example, D ₁ = 18 mm (Fig. 4) and placed in the overflow hole 21 of the cover 19 with a gap 29 (Fig. 4). The hollow sleeve 27 is fixed by a threaded connection 30 with a diameter, for example, D ₃ = 24 mm (Fig. 1) on a removable flange 10 together with rigidly mounted on it, for example, in the amount of two pieces, pressure head tubular elements 31 with channels 32 (Fig. 2). All diameters D ₁ <D ₂ <D ₃ <D _{4 are} smaller than the diameter of the overflow hole 21, for example, D ₆ = 32 mm (Fig. 4), cover 19. The thread direction of the threaded connection 30 corresponds to its tightening until the rotation of the hollow sleeve 27 is fixed in the direction along arrow D (Fig. 2) of rotation of the rotor 16 and cover 19 to prevent self-loosening of the hollow sleeve 27 when working with solutions and its destruction. The proposed ratio of diameters D ₁ -D ₄ and D ₆ makes it possible, for example, to have only one pressure pipe element 31 during assembly, insert a cover 19 from below through its overflow hole 21 through this element and install it in the area of the hollow sleeve 27 with a clearance 29 with it .

Напорные трубчатые элементы 31 изготовленные, например, из цилиндрической трубки, изогнуты, например, по цилиндрической поверхности и частично деформированы сжатием в направлении их диаметра с формированием закруглений на лобовой 33 и кормовой 34 кромках (Фиг. 2). Они установлены в гидрозатворе 26 с зазорами с ребрами 14 и 20 симметрично по азимутальному углу в перпендикулярной оси вала 11 плоскости. Длина наружного профиля напорных трубчатых элементов 31 в перпендикулярном их оси направлении, например, L₁=20 мм превышает, например, в 5 раз их ширину H₁=4 мм (Фиг. 3), ориентированную в направлении оси вала 11, при этом радиус закругления кромок составляет примерно H₁/2=2 мм. Такой профиль напорных трубчатых элементов 31 получается из цилиндрической трубки с исходным диаметром D=H₁[1+2(L₁/H₁-1)/π]=14.2 мм после ее деформации сжатием по диаметру, при этом линейный размер в направлении, перпендикулярном вектору скорости набегающего потока тяжелой фазы уменьшается в D/H₁=3.6 раз. Это уменьшает лобовое сопротивление напорных трубчатых элементов 31 при обтекании их тяжелой фазой в гидрозатворе 26, увеличивает среднюю по его объему частоту вращения жидкости, что приводит к увеличению объема камеры разделения 22 и производительности центробежного экстрактора. Для трубки с толщиной стенки δ₁=1 мм ширина ее канала 32 для транспортировки в нем регулирующего потока тяжелой фазы составляет H=H₁-2δ₁=2 мм, а его сечение составляет примерно S₁=(H₁-2δ₁)²[π/4+(L₁-2δ₁)/(H₁-2δ₁)-1]=35,1 мм², причем дальнейшее сжатие трубки уменьшает сечение канала 32, что уменьшает диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя. Таким образом напорные трубчатые элементы 31 формируются из первоначально цилиндрической трубки ее деформацией сжатием по диаметру до компромиссной промежуточной ширины H₁, удовлетворяющей конкурирующим по достижению полезного эффекта последствиям: уменьшению потребляемой приводом 8 мощности и уменьшению диапазона регулировки радиального положения эмульсионного слоя в роторе 16.Pressure tubular elements 31 made, for example, of a cylindrical tube, are bent, for example, on a cylindrical surface and partially deformed by compression in the direction of their diameter with the formation of curves on the frontal 33 and aft 34 edges (Fig. 2). They are installed in the water seal 26 with gaps with ribs 14 and 20 symmetrically along the azimuthal angle in the plane perpendicular to the axis of the shaft 11. The length of the outer profile of the pressure head tubular elements 31 in the direction perpendicular to their axis, for example, L ₁ = 20 mm exceeds, for example, 5 times their width H ₁ = 4 mm (Fig. 3), oriented in the direction of the axis of the shaft 11, while the radius the rounding of the edges is approximately H _1/2 = 2 mm. Such a profile of pressure head tubular elements 31 is obtained from a cylindrical tube with an initial diameter of D = H ₁ [1 + 2 (L ₁ / H ₁ -1) / π] = 14.2 mm after its deformation by compression in diameter, with a linear dimension in the direction perpendicular to the incident velocity vector of the heavy phase decreases by D / H ₁ = 3.6 times. This reduces the drag of the pressure tube elements 31 when they flow around the heavy phase in the seal 26, increases the average fluid rotation frequency in its volume, which leads to an increase in the volume of the separation chamber 22 and in the performance of the centrifugal extractor. For a tube with a wall thickness of δ ₁ = 1 mm, the width of its channel 32 for transporting a heavy phase control flow in it is H = H ₁ -2δ ₁ = 2 mm, and its cross section is approximately S ₁ = (H ₁ -2δ ₁ ) ² [π / 4 + (L ₁ -2δ ₁ ) / (H ₁ -2δ ₁ ) -1] = 35.1 mm ² , and further compression of the tube reduces the cross section of the channel 32, which reduces the range of adjustment of the radial position of the emulsion layer. Thus, the pressure tube elements 31 are formed from an initially cylindrical tube by compressing it in diameter to a compromise intermediate width H ₁ satisfying the consequences competing in achieving a beneficial effect: reducing the power consumed by the drive 8 and reducing the adjustment range of the radial position of the emulsion layer in the rotor 16.

Входные отверстия 35 каналов 32 размещены в периферийной зоне гидрозатвора 26 вблизи переточных отверстий 15 диска 13 в осевой плоскости с зазором друг с другом и ориентированы навстречу направлению по стрелке Д (Фиг. 2) вектора скорости ближайшей к ним части крышки 19, а выходные их отверстия 36 сообщаются с кольцевой полостью 28, имеющей максимально доступное сечение во втулке 27. Предложенная конфигурация упомянутых элементов в совокупности с ориентаций их входных отверстий 35 обеспечивает максимальный диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя в роторе 16 и облегчает вывод из него осадка.The inlet openings 35 of the channels 32 are located in the peripheral zone of the hydraulic shutter 26 near the transfer openings 15 of the disk 13 in the axial plane with a gap with each other and are oriented towards the direction of the arrow in the direction D (Fig. 2) of the velocity vector of the closest part of the cover 19, and their outlet openings 36 are in communication with an annular cavity 28 having the maximum accessible section in the sleeve 27. The proposed configuration of the said elements together with the orientations of their inlet openings 35 provides a maximum adjustment range of the radial position I emulsion layer in the rotor 16 and facilitates the conclusion of his cake.

Радиальный трубчатый элемент 37 с каналом 38 (Фиг. 4) сообщается с кольцевой полостью 28 полой втулки 27, а его выходное отверстие 39 сообщается со сквозным отверстием 40 седла 41 вентиля, перекрываемого клапаном 42 (Фиг. 1), например, конической формы, размещенных над крышкой 19 в зоне сборника 5. Седло 41, например, цилиндрической формы, диаметром D₅=24 мм (Фиг. 4) и высотой Н₃=10 мм (Фиг. 1) закреплено, например крепежными шпильками, на съемном фланце 10 с зазором 43, для обеспечения перемещения клапана 42 и уменьшения гидравлического сопротивления регулирующему потоку тяжелой фазы в сквозном отверстии 40. Управляющий клапаном 42 шпиндель 44 вентиля пронизывает съемный фланец 10 через сквозное отверстие 45 с зазором, который герметизируется уплотнительной прокладкой 46, например, из фторопласта, охватывающей шпиндель 44 по скользящей посадке, и накидной гайкой 47 в корпусе 48 вентиля с одновременной фиксацией шпинделя 44 от поворота. Корпус 48 вентиля герметично закреплен на наружной поверхности съемного фланца 10 и снабжен, например, лимбом 49 для отсчета угла поворота шпинделя 44 маховиком 50, доступным для управления снаружи съемного фланца 10.The radial tubular element 37 with the channel 38 (Fig. 4) communicates with the annular cavity 28 of the hollow sleeve 27, and its outlet 39 communicates with the through hole 40 of the valve seat 41, which is blocked by the valve 42 (Fig. 1), for example, conical, placed over the lid 19 in the area of the collector 5. The saddle 41, for example, of a cylindrical shape, with a diameter of D ₅ = 24 mm (Fig. 4) and a height of H ₃ = 10 mm (Fig. 1) is secured, for example, with fixing studs, on a removable flange 10 s the gap 43, to ensure movement of the valve 42 and reduce hydraulic resistance to the regulating the heavy phase flow in the through hole 40. The valve spindle 44 controlling the valve 42 penetrates the removable flange 10 through the through hole 45 with a gap that is sealed with a gasket 46, for example, made of fluoroplastic, covering the spindle 44 in a sliding fit, and a union nut 47 in the housing 48 valve with simultaneous fixation of the spindle 44 from rotation. The valve body 48 is hermetically fixed to the outer surface of the removable flange 10 and provided, for example, with a dial 49 for counting the angle of rotation of the spindle 44 with a flywheel 50, which is accessible for controlling the outside of the removable flange 10.

Радиальный трубчатый элемент 37 выполнен в форме трубы, частично сжатой по диаметру до формирования овалоподобного профиля в сечении перпендикулярной его оси плоскостью, образованного двумя плоскопараллельными противоположными стенками с шириной между ними, например, Н₂=8 мм и закругленными кромками с радиусом закругления примерно Н₂/2=4 мм так, что длина между кромками, например, L₂=24 мм больше Н₂ и меньше D₆ (Фиг. 5). Такой профиль радиального трубчатого элемента 37 получается из цилиндрической трубки с исходным диаметром D=H₂[1+2(L₂/H₂-1)/π]=18,2 мм после ее деформации сжатием по диаметру.The radial tubular element 37 is made in the form of a pipe, partially compressed in diameter until an oval-like profile is formed in cross section perpendicular to its axis by a plane formed by two plane-parallel opposite walls with a width between them, for example, H ₂ = 8 mm and rounded edges with a radius of curvature of approximately H ₂ / 2 = 4 mm so that the length between the edges, for example, L ₂ = 24 mm is greater than H ₂ and less than D ₆ (Fig. 5). Such a profile of the radial tubular element 37 is obtained from a cylindrical tube with an initial diameter D = H ₂ [1 + 2 (L ₂ / H ₂ -1) / π] = 18.2 mm after its deformation by compression in diameter.

Максимальный размер цилиндрического седла 41, равный

, меньше D₆, что позволяет при наличии двух и более напорных трубчатых элементов 31 при сборке завести крышку 19 сверху сквозь свое переливное отверстие 21 через седло 41 и радиальный трубчатый элемент 37 и установить ее в зоне полой втулки 27 с зазором 29 с ней. При этом для уменьшения размера радиального трубчатого элемента 37 представляется целесообразным ограничить сечение его канала 38 величиной, не на много превышающей суммарное сечение каналов 32 напорных трубчатых элементов 31. Например, при толщине стенки радиального трубчатого элемента 37 равной δ₂=2 мм сечение S₂ его канала 38, рассчитанное по приведенной выше формуле, немного превышает суммарное сечение двух каналов 32 напорных трубчатых элементов 31: S₂/(2S₁)=1.09, что представляется приемлемым. С уменьшением H₂ уменьшается и длина консольного выступа вала 11, на котором закреплен ротор 16, что способствует уменьшению амплитуды его вибрации и повышает срок эксплуатации.The maximum size of the cylindrical seat 41, equal

, less than D ₆ , which makes it possible, in the presence of two or more pressure tube elements 31, to assemble the cover 19 from above through its overflow hole 21 through the seat 41 and the radial tube element 37 and install it in the area of the hollow sleeve 27 with a gap 29 with it. Moreover, to reduce the size of the radial tubular element 37, it seems advisable to limit the cross section of its channel 38 to a value not much greater than the total cross section of the channels 32 of the pressure tubular elements 31. For example, if the wall thickness of the radial tubular element 37 is equal to δ ₂ = 2 mm, its cross section S ₂ channel 38, calculated according to the above formula, slightly exceeds the total cross-section of two channels 32 of the pressure tube elements 31: S ₂ / (2S ₁ ) = 1.09, which seems acceptable. With a decrease in H ₂ , the length of the cantilever protrusion of the shaft 11, on which the rotor 16 is fixed, decreases, which helps to reduce the amplitude of its vibration and increases the service life.

Привод 8 с подшипниковой опорой 9, вал 11 с диском 13, ротором 16, транспортирующим средством 17, мешалкой 18 и крышкой 19, а также трубчатые элементы 31 и 37 с полой втулкой 27 и всеми элементами вентиля закреплены жестко на съемном фланце 10 и объединены в единый выемной узел. Это упрощает его изготовление, сборку, разборку и извлечение из корпуса 1, в том числе дистанционно, например, для замены на другой аналогичный запасной с минимальной затратой времени на остановку экстракционного процесса.A drive 8 with a bearing support 9, a shaft 11 with a disk 13, a rotor 16, a conveying means 17, an agitator 18 and a cover 19, as well as tubular elements 31 and 37 with a hollow sleeve 27 and all valve elements are fixed rigidly to a removable flange 10 and are combined into single withdrawal unit. This simplifies its manufacture, assembly, disassembly and removal from the housing 1, including remotely, for example, to replace with another similar spare one with a minimum expenditure of time to stop the extraction process.

Центробежный экстрактор работает следующим образом. После включения вращения привода 8 и вала 11 со всеми закрепленными на нем элементами исходные растворы по входным патрубкам 3 подают в камеру смешения 2, где они перемешиваются мешалкой 18 для ускорения межфазной массопередачи компонентов смеси, и образовавшаяся эмульсия вводится транспортирующим средством 17 внутрь вращающегося ротора 16. Под действием центробежной силы за счет разности плотностей фаз эмульсия в камере разделения 22 между пластинами 23 расслаивается на составные фазы с образованием трех кольцевых слоев: слоя чистой легкой фазы в приосевой зоне, слоя чистой тяжелой фазы в периферийной зоне и расположенного между ними эмульсионного слоя. Легкая фаза через переливное отверстие 25 по трубке 24 выводится из ротора 16 в сборник 4 и по патрубку 6 наружу центробежного экстрактора. Тяжелая фаза через переточные отверстия 15 поступает в гидрозатвор 26, где разделяется на два попутных потока. Основной поток тяжелой фазы транспортируется под давлением в приосевую зону к переливному отверстию 21 и через зазор 29 (Фиг. 4) выводится из ротора 16 в периферийном направлении с разрывом струи в сборник 5 и по патрубку 7 наружу центробежного экстрактора. Регулирующий поток тяжелой фазы при открытом клапане 42 вводится под давлением через входные отверстия 35, каналы 32 и выходные отверстия 36 напорных трубчатых элементов 31 в кольцевую полость 28 втулки 27, транспортируется по каналу 38 радиального трубчатого элемента 37 и через его выходное отверстие 39 и верхний и нижний торцы сквозного отверстия 40 вентиля под действием гравитационной силы с разрывом струи направляется вниз на вращающуюся крышку 19 и в сборник 5, где объединяется с основным потоком тяжелой фазы и по патрубку 7 выводится наружу центробежного экстрактора.Centrifugal extractor works as follows. After turning on the rotation of the drive 8 and the shaft 11 with all the elements fixed on it, the initial solutions are fed through the inlet pipes 3 to the mixing chamber 2, where they are mixed with a mixer 18 to accelerate the interfacial mass transfer of the mixture components, and the resulting emulsion is introduced by the transporting means 17 into the rotating rotor 16. Under the action of centrifugal force due to the difference in phase densities, the emulsion in the separation chamber 22 between the plates 23 is stratified into composite phases with the formation of three annular layers: a pure light layer ase in the axial zone of clean heavy phase layer in the peripheral region and disposed between the emulsion layer. The light phase through the overflow hole 25 through the tube 24 is discharged from the rotor 16 into the collector 4 and through the pipe 6 to the outside of the centrifugal extractor. The heavy phase through the transfer openings 15 enters the water seal 26, where it is divided into two associated flows. The main flow of the heavy phase is transported under pressure to the axial zone to the overflow hole 21 and through the gap 29 (Fig. 4) is discharged from the rotor 16 in the peripheral direction with a jet break into the collector 5 and through the nozzle 7 to the outside of the centrifugal extractor. The heavy phase control flow with the valve 42 open is injected under pressure through the inlet openings 35, the channels 32 and the outlet openings 36 of the pressure tubular elements 31 into the annular cavity 28 of the sleeve 27, is transported through the channel 38 of the radial tubular element 37 and through its outlet 39 and the upper the lower ends of the through-hole 40 of the valve, under the action of gravitational force with a rupture of the jet, are directed downward to the rotating cover 19 and to the collector 5, where it is combined with the main flow of the heavy phase and the pipe 7 is brought out robezhnogo extractor.

При наличии в эмульсии диспергированного осадка с плотностью большей плотности тяжелой фазы под действием центробежной силы он оседает на конусную стенку ротора 16 в виде слоя осадка, транспортируется по ней вверх к переточным отверстиям 15 и через них вводится в гидрозатвор 26. Здесь слой осадка взмучивается неподвижными напорными трубчатыми элементами 31 с переводом осадка вновь во взвешенное диспергированное состояние и выводится далее вместе с обоими потоками тяжелой фазы из гидрозатвора 26 в сборник 5 и по патрубку 7 наружу центробежного экстрактора.In the presence of a dispersed precipitate in the emulsion with a density of a higher density of the heavy phase under the action of centrifugal force, it settles on the conical wall of the rotor 16 in the form of a sediment layer, is transported along it to the overflow holes 15 and through them is introduced into the hydraulic seal 26. Here, the sediment layer is stirred up with fixed pressure tubular elements 31 with the transfer of sediment again into a suspended dispersed state and is then discharged together with both heavy phase flows from the gas seal 26 into the collector 5 and centrifugally out of the pipe 7 of the extractor.

Увеличение радиального размера кольцевого эмульсионного слоя в роторе 16 за счет соответствующего изменения любого из двух или обоих одновременно его радиусов приводит к появлению взаимных уносов фаз, ухудшающих технологические показатели экстракционного процесса. Например, при увеличении расходов исходных растворов радиальный размер эмульсионного слоя в роторе 16 увеличивается, что может привести к одновременному увеличению обоих взаимных уносов фаз. К аналогичному результату приводит изменение плотности и вязкости разделенных фаз в многоступенчатом центробежном экстракторе, например, в противоточном экстракционном процессе. Указанная взаимосвязь гидродинамических и массообменных показателей центробежного экстрактора предопределяет необходимость целенаправленной плавной регулировки радиального положения кольцевого эмульсионного слоя во вращающемся роторе 16 без остановки экстракционного процесса, обеспечивающей достижение его максимальной производительности.An increase in the radial size of the annular emulsion layer in the rotor 16 due to a corresponding change in any of two or both of its radii simultaneously leads to the appearance of mutual phase abstractions that worsen the technological parameters of the extraction process. For example, with an increase in the flow rates of the initial solutions, the radial size of the emulsion layer in the rotor 16 increases, which can lead to a simultaneous increase in both mutual phase entrainment. A similar result is a change in the density and viscosity of the separated phases in a multistage centrifugal extractor, for example, in a countercurrent extraction process. The indicated interrelation of hydrodynamic and mass transfer parameters of a centrifugal extractor determines the need for targeted smooth adjustment of the radial position of the annular emulsion layer in the rotating rotor 16 without stopping the extraction process, ensuring its maximum performance.

Радиальное положение кольцевого эмульсионного слоя в роторе 16 при прочих равных условиях однозначно зависит от давления тяжелой фазы в гидрозатворе 26, связанного, в частности с величиной ее бьефа над кромкой переливного отверстия 21 крышки 19. Например, с увеличением расхода тяжелой фазы возрастает ее бьеф над кромкой переливного отверстия 21 и давление тяжелой фазы в гидрозатворе 26, что приводит к смещению кольцевого эмульсионного слоя в роторе 16 в приосевую зону и возрастанию уноса тяжелой фазы в легкую с одновременным уменьшением уноса легкой фазы в тяжелую. При неизменных расходах обеих фаз аналогичное смещение кольцевого эмульсионного слоя в роторе 16 в приосевую зону достигается за счет уменьшения зазора между клапаном 42 и седлом 41. Для этого снаружи центробежного экстрактора без остановки вращения ротора 16 и подачи растворов ослабляют накидную гайку 47, плавно поворачивают маховиком 50 шпиндель 44 на заданный по лимбу 49 угол, например, по часовой стрелке при виде сверху и правой резьбе шпинделя 44, и вновь закрепляют накидную гайку 47. В результате этого уменьшается регулирующий поток тяжелой фазы через напорные трубчатые элементы 31, кольцевую полость 28 втулки 27 и канал 38 радиального трубчатого элемента 37, а основной поток тяжелой фазы через переливное отверстие 21 в зазоре 29 увеличивается, что приводит к увеличению ее бьефа над кромкой переливного отверстия 21 и давления тяжелой фазы в гидрозатворе 26. Выполнение упомянутой процедуры с противоположным поворотом шпинделя 44 приводит в итоге к смещению кольцевого эмульсионного слоя в роторе 16 в обратном направлении - в периферийную зону ротора 16 с соответствующим противоположным изменением взаимных уносов фаз.The radial position of the annular emulsion layer in the rotor 16, ceteris paribus, depends unambiguously on the pressure of the heavy phase in the hydraulic lock 26, associated, in particular, with its upstream over the edge of the overflow hole 21 of the cover 19. For example, with an increase in the flow rate of the heavy phase, its upstream over the edge overflow hole 21 and the pressure of the heavy phase in the hydraulic seal 26, which leads to a displacement of the annular emulsion layer in the rotor 16 in the axial zone and increase the entrainment of the heavy phase in the lung with a simultaneous decrease in entrainment egkoy heavy phase. At constant flow rates of both phases, a similar shift of the annular emulsion layer in the rotor 16 to the axial zone is achieved by reducing the gap between the valve 42 and the seat 41. To do this, outside the centrifugal extractor without stopping the rotation of the rotor 16 and supplying the solutions, loosen the union nut 47, smoothly turn the flywheel 50 the spindle 44 at a predetermined angle 49, for example, clockwise when viewed from above and the right-hand thread of the spindle 44, and the union nut 47 is again secured. As a result, the heavy regulating flow decreases the basics through the pressure tube elements 31, the annular cavity 28 of the sleeve 27 and the channel 38 of the radial tube element 37, and the main flow of the heavy phase through the overflow hole 21 in the gap 29 increases, which leads to an increase in its flow above the edge of the overflow hole 21 and the pressure of the heavy phase in water seal 26. Performing the above procedure with the opposite rotation of the spindle 44 results in a shift of the annular emulsion layer in the rotor 16 in the opposite direction - in the peripheral zone of the rotor 16 with the corresponding opposite and changing the mutual ablation of phases.

Таким образом, плавный поворот шпинделя 44 вентиля установленным снаружи центробежного экстрактора маховиком 50 изменяет зазор между его клапаном 42 и седлом 41, что приводит к перераспределению расходов двух параллельных, вначале разъединяемых в гидрозатворе 26 и затем объединяемых в сборнике 5 регулирующего и основного потоков тяжелой фазы при неизменной их сумме. Это обеспечивает, как и в прототипе, возможность изменения давления в гидрозатворе 26 и радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе 16, что гарантирует достижение максимальной производительности центробежного экстрактора при заданных допустимых взаимных уносах фаз без остановки экстракционного процесса. При этом, радиальное положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе однозначно и монотонно зависит от величины регулирующего потока тяжелой фазы в интервале его расходов от нуля при полностью закрытых отверстии 39 радиального трубчатого элемента 37 и отверстии 40 седла 41 до максимального значения при их полном открытии.Thus, the smooth rotation of the valve spindle 44 mounted outside the centrifugal extractor by the flywheel 50 changes the gap between its valve 42 and the seat 41, which leads to a redistribution of the flow rates of two parallel valves, which are first disconnected in the hydraulic shutter 26 and then combined in the collector 5 for their invariable amount. This provides, as in the prototype, the ability to change the pressure in the hydraulic lock 26 and the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor 16, which guarantees the achievement of maximum productivity of the centrifugal extractor at the specified permissible mutual phase entrainment without stopping the extraction process. Moreover, the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor uniquely and monotonically depends on the magnitude of the control flow of the heavy phase in the range of its costs from zero when the hole 39 of the radial tubular element 37 and the hole 40 of the seat 41 are completely closed to the maximum value when they are fully opened.

Направленная противоположно касательному вектору скорости тяжелой фазы в гидрозатворе 26 сила сопротивления напорных трубчатых элементов 31 и мощность, требуемая для ее преодоления, примерно пропорциональны их смоченной площади. Поэтому замена кольцевой обечайки прототипа на отдельные напорные трубчатые элементы 31 с меньшей смоченной площадью при прочих равных условиях уменьшает потребляемую приводом 8 мощность. При равной смоченной площади сила лобового сопротивления пропорциональна коэффициенту сопротивления формы, который уменьшается примерно в 3-10 раз при упомянутом частичном сжатии исходной цилиндрической трубки по диаметру до конфигурации тонкой пластины, например, как в представленном ранее расчете с L₁/H₁=5 и D/H₁=3.6, что примерно и соответствует этой конфигурации.The resistance force of the pressure tube elements 31 and the power required to overcome it, directed opposite to the tangent velocity vector of the heavy phase in the hydraulic lock 26, are approximately proportional to their wetted area. Therefore, the replacement of the annular shell of the prototype for individual pressure head tubular elements 31 with a smaller wetted area, ceteris paribus, reduces the power consumed by the drive 8. With an equal wetted area, the drag force is proportional to the shape resistance coefficient, which decreases by about 3-10 times with the mentioned partial compression of the original cylindrical tube in diameter to a thin plate configuration, for example, as in the previously presented calculation with L ₁ / H ₁ = 5 and D / H ₁ = 3.6, which roughly corresponds to this configuration.

Входные отверстия 35 каналов 32 напорных трубчатых элементов 31 размещены в осевой плоскости и ориентированы в направлении, противоположном вектору скорости набегающего потока тяжелой фазы в гидрозатворе 26, что позволяет увеличить давление в них на величину динамического давления свыше статического, которое возникает, как и в прототипе при касательном обтекании входного отверстия канала кольцевой обечайки вдоль ее поверхности. Это увеличивает расход регулирующего потока тяжелой фазы в каналах 32 и диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе 16. Размещение входных отверстий 35 на максимальном радиусе в зоне переточных отверстий 15 диска 13, где статическое и динамическое давления максимальны, обеспечивает и максимальный диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя. При этом однако, в случае прекращения подачи тяжелой фазы, в частности в режиме остановки экстракционного процесса, и открытом клапане 42 гидрозатвор 26 будет нарушен и практически все содержимое ротора 16, включая содержащуюся в нем легкую фазу, будет выведено из центробежного экстрактора через напорные трубчатые элементы 31 по выходному патрубку 7, после чего ротор 16 полностью опорожнится от содержимого. Поэтому последующий запуск экстракционного процесса, в том числе в многоступенчатом центробежном экстракторе, необходимо осуществлять при закрытом клапане 42 и только после подачи обоих исходных растворов приступать к регулировке радиального положения эмульсионного слоя. Упомянутое нарушение гидрозатвора 26 при прекращении подачи тяжелой фазы можно исключить, разместив входные отверстия 35 на минимальном радиусе в зоне переливного отверстия 21 крышки 19, что, однако уменьшит диапазон регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе 16 до минимального значения.The inlet holes 35 of the channels 32 of the pressure tubular elements 31 are placed in the axial plane and oriented in the opposite direction to the velocity vector of the incident phase of the heavy phase in the hydraulic seal 26, which allows them to increase the pressure by a value of dynamic pressure above static, which occurs, as in the prototype tangent flow around the inlet of the channel of the annular shell along its surface. This increases the flow rate of the control phase flow of the heavy phase in the channels 32 and the range of adjustment of the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor 16. Placing the inlet holes 35 at the maximum radius in the area of the transfer holes 15 of the disk 13, where the static and dynamic pressures are maximum, provides the maximum adjustment range of the radial position of the emulsion layer. However, if the heavy phase is cut off, in particular when the extraction process is stopped, and the valve 42 is open, the water seal 26 will be violated and almost the entire contents of the rotor 16, including the light phase contained in it, will be removed from the centrifugal extractor through pressure tube elements 31 along the outlet pipe 7, after which the rotor 16 is completely empty from the contents. Therefore, the subsequent start of the extraction process, including in a multistage centrifugal extractor, must be carried out with the valve 42 closed, and only after supplying both initial solutions, it is necessary to start adjusting the radial position of the emulsion layer. The mentioned violation of the water seal 26 when the heavy phase is stopped can be eliminated by placing the inlet holes 35 at the minimum radius in the area of the overflow hole 21 of the cover 19, which, however, will reduce the adjustment range of the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor 16 to a minimum value.

При обтекании напорного трубчатого элемента 31 потоком тяжелой фазы в зоне его кормовой кромки 34 образуется область разряжения, в связи с чем входное отверстие 35 соседнего аналогичного элемента должно располагаться вне этой области и отстоять от ближайшего с достаточным зазором по азимутальному углу. Например, для предложенного варианта с двумя диаметрально противоположно расположенными напорными трубчатыми элементами 31 этот зазор является максимальным. Симметричное по азимутальному углу размещение напорных трубчатых элементов 31 в гидрозатворе 26 уменьшает амплитуду вибраций ротора 16 за счет исключения асимметрии расположения вращающейся массы тяжелой фазы в гидрозатворе 26. Расположение напорных трубчатых элементов 31 в перпендикулярной оси вала 11 плоскости, упрощает изготовление и сборку центробежного экстрактора.When a heavy phase flows around the pressure tube element 31 in the area of its aft edge 34, a rarefaction region forms, and therefore the inlet 35 of a neighboring similar element should be located outside this region and be separated from the nearest one with a sufficient clearance in the azimuthal angle. For example, for the proposed embodiment with two diametrically oppositely located pressure tube elements 31, this gap is maximum. The azimuthally symmetric arrangement of the pressure tube elements 31 in the water seal 26 reduces the vibration amplitude of the rotor 16 by eliminating the asymmetry of the location of the rotating mass of the heavy phase in the water seal 26. The location of the pressure tube elements 31 in the plane perpendicular to the shaft axis 11 simplifies the manufacture and assembly of the centrifugal extractor.

В итоге предложенная совокупность существенных признаков предопределяет возможность целенаправленного плавного изменения взаимных уносов фаз до таких допустимых значений, при которых производительность технологического процесса достигает максимальной величины без его остановки и обеспечиваются его заданные технологические показатели.As a result, the proposed set of essential features predetermines the possibility of a targeted smooth change in the mutual phase entrainment to such admissible values at which the productivity of the technological process reaches its maximum value without stopping and its specified technological parameters are ensured.

Таким образом, заявлено техническое решение, обеспечивающее достижение нового технического результата, заключающегося в увеличении производительности центробежного экстрактора и диапазона регулировки радиального положения эмульсионного слоя во вращающемся роторе, уменьшении потребляемой приводом мощности и упрощении конструкции, 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 to achieve a new technical result, which consists in increasing the performance of the centrifugal extractor and the adjustment range of the radial position of the emulsion layer in the rotating rotor, reducing the power consumed by the drive and simplifying the design, the totality of which is unknown from the present prior art, has novelty in Compared with the selected prototype, technically feasible and industrially applicable, which meets the criterion Characterizing the utility model.

Claims

1. A centrifugal extractor, comprising a housing with a mixing chamber made therein, equipped with inlet nozzles and light and heavy phase annular collectors with outlet nozzles, a drive and a bearing support installed in the upper part of the housing on a removable flange in which a shaft with rigidly mounted a rotor with a conveying means and an agitator fixed in the lower part of the rotor and placed in the mixing chamber, a disk with transfer holes and radial ribs forming a separation chamber with a rotor placed in it a separation nozzle and a device for removing the light phase with an overflow hole communicating with its collector, a cover with radial ribs having an overflow hole made therein coaxial to the shaft, communicating with the heavy phase collector, forming a water seal with the disk, and a valve, characterized in that in the overflow hole of the lid there is installed a hollow sleeve rigidly fixed to the removable flange, the annular cavity of which covers with a gap a shaft on which pressure head tubular elements with channels are rigidly fixed, installed symmetrically along the azimuthal angle and forming a sampling section in the hydraulic lock, and the inlet openings of the tubular elements channels are placed in the axial plane and connected to the sleeve cavity, and a radial tubular element with a channel mounted above the cover with a gap with it, forming an outlet section, while the outlet the opening of its channel is communicated with a valve seat mounted in the zone of the collector of the heavy phase, and is blocked by the valve of the valve.

2. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the pressure tubular elements are installed in the plane perpendicular to the axis of the shaft and with their inlet channels in the zone of the transfer holes of the disk in the peripheral region of the hydraulic seal.

3. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the hollow sleeve is made in the form of an annular cylinder and with an annular cavity with an inner diameter greater than the diameter of the shaft and an outer diameter smaller than the diameter of the overflow hole of the cover and fixed to the removable end face of the sleeve the flange is detachable, for example, a threaded connection with a tightening until it is locked in the direction of rotation of the rotor.

4. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the valve seat is fixed with a gap on the inner lower surface of the removable flange and is removable in the form, for example, of a cylindrical sleeve with a maximum axial section size smaller than the diameter of the overflow hole of the cover, with a through conical a hole, and the valve of the valve is conical with a taper identical to the taper of the mating seat, the valve controlling the valve spindle is located with a gap in the through hole made in a removable flange, etc. This spindle is sealed in the gap for simultaneously locking the spindle against rotation of the sealing gasket and a cap nut in the valve body sealingly mounted on the upper outer surface of the removable flange.

5. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the pressure tubular elements are made in the form of rolled, for example along a cylindrical surface, pipes partially compressed after rolling in diameter in the direction forming this surface with the formation in section of a plane perpendicular to their axis, for example, an oval-like profile formed by two plane-parallel opposite walls located in planes perpendicular to the axis of the shaft, closed with rounded frontal and stern edges so that the length between the edges is greater than the width of the profile in the perpendicular direction, for example, more than 4 times.

6. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the radial tubular element is made in the form of a pipe, partially compressed in diameter, with the formation in cross section perpendicular to its axis by a plane, for example, an oval-like profile formed by two plane-parallel opposite walls located in planes, perpendicular to the axis of the shaft, locking rounded edges so that the length between the edges is greater than the width of the profile in the perpendicular direction and less than the diameter of the overflow hole of the cover.