RU2030926C1

RU2030926C1 - Suspension separating centrifuge

Info

Publication number: RU2030926C1
Application number: RU93012621A
Authority: RU
Inventors: Виктор Сергеевич Скачков
Original assignee: Виктор Сергеевич Скачков
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: separation of liquids. SUBSTANCE: centrifuge has scraping member rigidly connected with shell and immovably positioned in rotor in the vicinity of area, where heavy fraction is accumulated. Scraping member is adapted for mixing and shifting heavy fraction towards discharge opening. It allows formation of heavy fraction stagnation zones to be prevented. EFFECT: increased capacity of centrifuge by eliminating formation of heavy fraction stagnation zone. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к центрифугам для разделения жидких неоднородных систем, в особенности к центрифугам для разделения суспензий с непрерывным выводом осадка из ротора через периферийные отверстия, и может быть использовано в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. The invention relates to centrifuges for separating liquid heterogeneous systems, in particular to centrifuges for separating suspensions with the continuous withdrawal of sediment from the rotor through peripheral holes, and can be used in the chemical, pharmaceutical and food industries.

Известна центрифуга для разделения суспензии, включающая корпус, имеющий сборники сгущенной тяжелой фракции и легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора отверстия для вывода тяжелой фракции из зоны ее накопления, средством для отвода легкой фракции, каналом для подвода рециркулята в зону накопления тяжелой фракции, транспортирующее средство рециркулята и средство подвода исходной суспензии [1]. Поток сгущенной тяжелой фракции выводится из зоны ее накопления через отверстия ротора в сборник, откуда часть этого потока рециркулирует обратно в ротор с помощью транспортирующего средства рециркулята. Недостатком центрифуги является наличие между отверстиями для вывода тяжелой фракции застойных зон накопления осадка и возможность закупорки этих отверстий осадком. A known centrifuge for separating a suspension, including a housing having condensed heavy fraction and light fraction collectors, a cone-shaped rotor mounted on a vertical shaft, provided with a lid forming holes with a rotor end for withdrawing the heavy fraction from its accumulation zone, means for removing the light fraction, a channel for supplying recirculate to the accumulation zone of the heavy fraction, a transporting means of recirculate and means for supplying the initial suspension [1]. The stream of thickened heavy fraction is removed from the zone of its accumulation through the rotor openings to the collector, from where a part of this stream is recycled back to the rotor with the help of a recirculating transport medium. The disadvantage of the centrifuge is the presence between the holes for the output of the heavy fraction of stagnant zones of sediment accumulation and the possibility of clogging these holes with sediment.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга для разделения суспензии, содержащая корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции и сборники сгущенной тяжелой фракции и легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора, по меньшей мере, одно отверстие для вывода тяжелой фракции из зоны ее накопления, средством для отвода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркулята в зону накопления тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии [2]. Исходную суспензию и рециркулят вводят в нижнюю зону ротора, а легкая и сгущенная тяжелая фракции выводятся из верхней его зоны в сборник и приемную камеру соответственно, откуда они самотеком сливаются вниз. Поток сгущенной тяжелой фракции выводится из зоны ее накопления через отверстие ротора в приемную камеру, из которой одна часть потока выводится в сборник и далее наружу центрифуги, а другая - рециркулирует обратно в ротор. Недостатком центрифуги является наличие в зоне накопления тяжелой фракции удаленных от отверстия ее вывода застойных зон накопления осадка и возможность закупорки этого отверстия осадком, что снижает эффективность сепарации и производительность центрифуги. The closest technical solution to the proposed one is a centrifuge for separating a suspension, comprising a housing having a receiving chamber for a recycled heavy fraction and condensed heavy fraction and light fraction collectors, a conical rotor mounted on a vertical shaft, provided with a cover forming at least one end of the rotor one hole for withdrawing the heavy fraction from the zone of its accumulation, means for removing the light fraction, an annular channel for supplying recirculate to the zone of accumulation of the heavy fraction, trans a recirculating sporting agent and a means of supplying the initial suspension [2]. The initial suspension and recycle are introduced into the lower zone of the rotor, and the light and thickened heavy fractions are removed from its upper zone to the collector and the receiving chamber, respectively, from where they gravity merge down. The stream of thickened heavy fraction is removed from the zone of its accumulation through the rotor hole into the receiving chamber, from which one part of the stream is discharged to the collector and then to the outside of the centrifuge, and the other is recycled back to the rotor. The disadvantage of the centrifuge is the presence in the accumulation zone of the heavy fraction of stagnant sediment accumulation zones remote from the outlet of its outlet and the possibility of clogging this hole with sediment, which reduces the separation efficiency and centrifuge performance.

Целью изобретения является увеличение производительности центрифуги. The aim of the invention is to increase the performance of the centrifuge.

Поставленная цель достигается в центрифуге для разделения суспензии, содержащей корпус, имеющий приемную камеру для рециркулируемой тяжелой фракции и сборники сгущенной тяжелой фракции и легкой фракции, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор, снабженный крышкой, образующей с торцом ротора, по меньшей мере, одно отверстие для вывода тяжелой фракции из зоны ее накопления, средством для отвода легкой фракции, кольцевым каналом для подвода рециркулята в зону накопления тяжелой фракции, транспортирующим средством рециркулята и средством подвода исходной суспензии, и снабженной жестко связанным с корпусом и расположенным неподвижно в роторе в зоне накопления тяжелой фракции скребковым элементом для перемешивания и сдвига ее к отверстию для вывода. При этом скребковый элемент выполнен в виде диска или секторной пластины, или изогнутого стержня. The goal is achieved in a centrifuge for separating a suspension containing a housing having a receiving chamber for a recirculated heavy fraction and condensed heavy fraction and light fraction collectors, a conical rotor mounted on a vertical shaft, provided with a lid forming at least one opening for the rotor end the withdrawal of the heavy fraction from the zone of its accumulation, a means for removing the light fraction, an annular channel for supplying recirculate to the accumulation zone of the heavy fraction, transporting the recirculating means Yata and means for supplying the initial suspension and provided with rigidly associated with the housing and fixedly disposed in the rotor in the area of the accumulation of heavy fraction scraping element for stirring and shift it to the port for output. In this case, the scraper element is made in the form of a disk or a sector plate, or a curved rod.

На фиг. 1 изображена центрифуга для разделения суспензии, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a centrifuge for separating a suspension, general view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Центрифуга для разделения суспензии включает корпус 1, имеющий приемную камеру 2 для рециркулируемой тяжелой фракции и сборники 3 сгущенной тяжелой фракции и 4 легкой фракции, установленный на вертикальном валу 5 конусообразный ротор 6, снабженный крышкой 7, образующей с торцом ротора 6, по меньшей мере, одно отверстие 8 для вывода тяжелой фракции из зоны 9 ее накопления, средством 10 и 11 для отвода легкой фракции, кольцевым каналом 12 для подвода рециркулята в зону 9, транспортирующим средством 13 рециркулята и средством 14 подвода исходной суспензии, и снабжена жестко связанным с корпусом 1 и расположенным неподвижно в роторе 6 в зоне 9 скребковым элементом 15 для перемешивания и сдвига тяжелой фракции к отверстию 8 для вывода. Стенка приемной камеры 2 состоит из двух конусообразных обечаек - верхней 16 и нижней 17, расположенных меньшими основаниями вниз одна 17 под другой 16 с образованием между ними кольцевой щели 18, причем диаметр меньшего основания 19 верхней обечайки 16 превышает диаметр большего основания 20 нижней обечайки 17. Нижняя обечайка 17 образует камеру 21 сбора рециркулята, а сборник 3 представляет собой кольцевой карман, расположенный снаружи приемной камеры 2 и сообщенный с ее внутренней полостью через указанную кольцевую щель 18. Меньшее основание 19 верхней обечайки 16 расположено выше большего основания 20 нижней обечайки 17. Транспортирующее средство 13 расположено в камере 21 и имеет центральное отверстие 22, в котором с зазором размещено средство 14 в виде патрубка с выходным отверстием 23, расположенным внутри ротора 6, и средство 10 для отвода легкой фракции в виде напорного диска, закрепленного на патрубке 24, который снабжен вентилем 25. Ротор 6 с помощью лопастей крестовины 26 и разделительного диска 27 с отверстиями 28 жестко закреплен на валу 5, который установлен в подшипниковой опоре 29 и сочленяется через муфту 30 с приводом 31. Ротор 6 установлен с кольцевым зазором 32 с разделительным диском 27 и образует в промежутках между лопастями крестовины 26 сепарационную камеру 33. Кольцевой канал 12 образован конусообразной обечайкой 34, расположенной с зазором и снаружи ротора 6 и закрепленной на разделительном диске 27. Крышка 7 образует с разделительным диском 27 кольцевой зазор 35 с зоной 9 в периферийной его части, в которых расположен скребковый элемент 15, и снабжена отверстием 8 для вывода тяжелой фракции и средством 11 для отвода легкой фракции в виде расположенного по центру переливного отверстия. Скребковый элемент 15, например, в виде диска или секторной пластины, или изогнутого стержня закреплен на корпусе 1 с помощью промежуточного звена 36, расположенного в зазоре между валом 5 и средством 11. Сборник 3 снабжен наклонным дном 37 с отверстием 38 в нижней его части, а сборник 4 снабжен патрубком 39. Транспортирующее средство 13 расположено ниже большего основания 20 и имеет диаметр, меньший диаметра переливного отверстия - средства 11 в крышке 7. The centrifuge for separating the suspension includes a housing 1 having a receiving chamber 2 for the recycled heavy fraction and collectors 3 of the thickened heavy fraction and 4 of the light fraction mounted on a vertical shaft 5 with a conical rotor 6 provided with a lid 7 forming at least one end of the rotor 6 one hole 8 for withdrawing the heavy fraction from zone 9 of its accumulation, means 10 and 11 for draining the light fraction, an annular channel 12 for supplying recirculate to zone 9, conveying means 13 of recirculate and means 14 for supplying the initial suspension ii, and is equipped with a scraper element 15 fixedly connected to the housing 1 and located motionlessly in the rotor 6 in the zone 9 for mixing and shifting the heavy fraction to the outlet 8 for output. The wall of the receiving chamber 2 consists of two cone-shaped shells - the upper 16 and the lower 17, located with smaller bases down one 17 under the other 16 with the formation of an annular gap 18 between them, and the diameter of the smaller base 19 of the upper shell 16 exceeds the diameter of the larger base 20 of the lower shell 17. The lower shell 17 forms a recirculation chamber 21, and the collector 3 is an annular pocket located outside the receiving chamber 2 and communicated with its internal cavity through the specified annular gap 18. The smaller base 19 is the top the shell 16 is located above the larger base 20 of the lower shell 17. The conveying means 13 is located in the chamber 21 and has a Central hole 22, in which there is a gap means 14 in the form of a pipe with an outlet 23 located inside the rotor 6, and means 10 for removal light fraction in the form of a pressure disk mounted on the pipe 24, which is equipped with a valve 25. The rotor 6 using the blades of the spider 26 and the separation disk 27 with holes 28 is rigidly mounted on the shaft 5, which is installed in the bearing support 29 and can be removed through the coupling 30 with the drive 31. The rotor 6 is installed with an annular gap 32 with a separation disk 27 and forms a separation chamber 33 in the spaces between the vanes of the crosspiece 26. The annular channel 12 is formed by a cone-shaped shell 34 located with a gap and outside the rotor 6 and mounted on the separation disk 27. The cover 7 forms an annular gap 35 with a separating disk 27 with a zone 9 in its peripheral part, in which the scraper element 15 is located, and is provided with an opening 8 for outputting a heavy fraction and means 11 for removing a light fra tion in the form of a centrally located overflow. A scraper element 15, for example, in the form of a disk or a sector plate, or a curved rod is mounted on the housing 1 by means of an intermediate link 36 located in the gap between the shaft 5 and the means 11. The collector 3 is provided with an inclined bottom 37 with an opening 38 in its lower part, and the collection 4 is equipped with a pipe 39. The conveyor 13 is located below the larger base 20 and has a diameter smaller than the diameter of the overflow hole means 11 in the cover 7.

Центрифуга для разделения суспензии работает следующим образом. Исходную суспензию по патрубку 14 через отверстие 23 подают в ротор 6, где в сепарационной камере 33 под действием центробежной силы она транспортируется к периферии и через зазор 32 и отверстия 28 и 8 выводится из ротора 6 в приемную камеру 2, откуда сливается самотеком вниз по верхней конусообразной обечайке 16 к ее меньшему основанию 19. При заданном расходе исходной суспензии ее поток, отрываясь от меньшего основания 19, перетекает в виде конусообразной свободной струи в воздухе над кольцевой щелью 18 на нижнюю конусообразную обечайку 17 ниже ее большего основания 20 и далее в камеру 21. Здесь суспензия захватывается транспортирующим средством 13, направляется в кольцевой канал 12 и по нему к кольцевому зазору 32, где объединяется с потоком исходной суспензии и таким образом рециркулирует со все возрастающим расходом. В результате этого давление в кольцевом зазоре 32 и отверстиях 28 и 8 возрастает, а радиус свободной поверхности суспензии в сепарационной камере 33 и кольцевом зазоре 35 уменьшается в направлении оси вращения ротора 6 до радиуса напорного диска-средства 10 и переливного отверстия-средства 11 соответственно. После этого легкая фракция выводится из ротора 6 двумя потоками: один - по патрубку 24 и через вентиль 25, а другой - через сборник 4 по патрубку 39 наружу центрифуги. A centrifuge for separating a suspension works as follows. The initial suspension through the pipe 14 through the hole 23 is fed into the rotor 6, where in the separation chamber 33 under the action of centrifugal force it is transported to the periphery and through the gap 32 and the holes 28 and 8 is discharged from the rotor 6 into the receiving chamber 2, from where it flows by gravity down the top conical shell 16 to its smaller base 19. At a given flow rate of the initial suspension, its flow, breaking away from the smaller base 19, flows in the form of a conical free stream in the air above the annular gap 18 onto the lower conical shell 17 below its larger the larger base 20 and further into the chamber 21. Here, the suspension is captured by the conveying means 13, is sent to the annular channel 12 and along it to the annular gap 32, where it combines with the flow of the initial suspension and thus recirculates with an increasing flow rate. As a result, the pressure in the annular gap 32 and the openings 28 and 8 increases, and the radius of the free surface of the suspension in the separation chamber 33 and the annular gap 35 decreases in the direction of the axis of rotation of the rotor 6 to the radius of the pressure disk means 10 and overflow holes 11 respectively. After that, the light fraction is removed from the rotor 6 in two streams: one through the nozzle 24 and through the valve 25, and the other through the collector 4 through the nozzle 39 to the outside of the centrifuge.

Содержащиеся в суспензии частицы твердой фазы под действием центробежной силы осаждаются на внутренней поверхности ротора 6 и в виде слоя осадка транспортируются к периферии к зазору 32, пройдя через который, попадают в рециркулирующий поток суспензии, транспортируясь далее вместе с ним. При этом в кольцевом канале 12 на внутренней поверхности конусообразной обечайки 34 накапливается некоторая масса осадка, постоянно сдвигающаяся под действием центробежной силы к отверстиям 28, в то время как в отдаленной от отверстия 8 по окружности части зоны 9 осадок не накапливается, так как он постоянно перемешивается и сдвигается в окружном направлении к этому отверстию с помощью скребкового элемента 15. Это приводит к увеличению концентрации твердой фазы в рециркулирующем потоке сгущенного осадка, его вязкости и увеличению гидравлического сопротивления отверстия 8, в результате чего этот поток уменьшается и становится меньше потока исходной суспензии. При этом траектория свободной струи рециркулирующего потока после отрыва от меньшего основания 19 снижается в кольцевую щель 18 и попадает в сборник 3, в результате чего поток сгущенной тяжелой фракции по наклонному дну 37 транспортируется самотеком вниз и через отверстие 38 выводится наружу центрифуги, а рециркуляция тяжелой фракции прекращается. Если массовый поток твердой фазы в исходной суспензии меньше суммы массовых потоков твердой фазы, выходящих из центрифуги с легкой фракцией и сгущенной тяжелой фракцией, то после вывода всей массы осадка, накопленной в кольцевом зазоре 12, гидравлическое сопротивление отверстия 8 уменьшается, поток выводимой из него тяжелой фракции увеличивается, траектория его струи после отрыва от меньшего основания 19 повышается над кольцевой щелью 18 и начинается вновь рециркуляция тяжелой фракции, а отвод сгущенной тяжелой фракции прекращается. Таким образом, независимо от производительности исходной суспензии и концентрации твердой фазы в ней, содержание твердой фазы в выводимом из центрифуги потоке сгущенной тяжелой фракции всегда больше определенной величины. The particles of the solid phase contained in the suspension under the action of centrifugal force are deposited on the inner surface of the rotor 6 and are transported in the form of a sediment layer to the periphery to the gap 32, passing through which they fall into the recirculating stream of the suspension, transported further with it. Moreover, in the annular channel 12 on the inner surface of the conical shell 34, a certain mass of sediment accumulates, constantly shifting under the action of centrifugal force to the holes 28, while the sediment does not accumulate in the part of zone 9 remote from the hole 8 around the circumference, since it is constantly mixed and is shifted in the circumferential direction to this hole with the help of a scraper element 15. This leads to an increase in the concentration of the solid phase in the recycle stream of the condensed precipitate, its viscosity and an increase in hydraulic 8 Skog hole resistance, whereby the flow is reduced and becomes smaller than the flow of the initial suspension. In this case, the trajectory of the free jet of the recycle stream after separation from the smaller base 19 decreases into the annular gap 18 and enters the collector 3, as a result of which the condensed heavy fraction stream is transported downward along the inclined bottom 37 and the centrifuge is brought out through the opening 38, and the heavy fraction recirculation ceases. If the mass flow of the solid phase in the initial suspension is less than the sum of the mass flows of the solid phase coming out of the centrifuge with a light fraction and a thickened heavy fraction, then after removing the entire mass of sediment accumulated in the annular gap 12, the hydraulic resistance of the hole 8 decreases, the flow of heavy discharged from it fraction increases, the trajectory of its stream after separation from the smaller base 19 rises above the annular gap 18 and begins to recycle the heavy fraction, and the removal of the thickened heavy fraction stops. Thus, regardless of the performance of the initial suspension and the concentration of the solid phase in it, the solid content in the stream of condensed heavy fraction removed from the centrifuge is always greater than a certain value.

Перемешивание и сдвиг тяжелой фракции в зоне 9 скребковым элементом 15 позволяет не только предотвратить накопление осадка в ней, но и уменьшить количество отверстий 8 до минимума - одного или двух, диаметрально противоположных для сохранения балансировки ротора 6. Это дает возможность увеличить диаметр отверстия 8 и, следовательно, надежность вывода осадка. Максимальные интенсивность перемешивания тяжелой фракции в зоне 9 и потребляемая на эту операцию мощность достигаются при конфигурации скребкового элемента 15 в виде диска. При конфигурации его в виде секторной пластины или изогнутого стержня интенсивность перемешивания и потребляемая мощность уменьшаются. В этом случае однако на лобовой кромке пластины 15 (или стержня) давление в набегающем потоке увеличивается, а на кормовой кромке уменьшается по сравнению со статическим давлением. Эти знакопеременные перепады давления в момент прохождения отверстия 8 мимо пластины 15 способствуют его прочистке от осадка. Вентиль 25 обеспечивает возможность регулировки расхода легкой фракции, выводимой с помощью средства 10, что позволяет изменять степень осветления суспензии. Рециркуляция потока легкой фракции, выводимого из патрубка 39, обратно в ротор 6, например, через камеру 21 увеличивает степень сгущения суспензии. Mixing and shifting the heavy fraction in zone 9 with a scraper element 15 allows not only to prevent the accumulation of sediment in it, but also to reduce the number of holes 8 to a minimum of one or two diametrically opposite to maintain the balance of the rotor 6. This makes it possible to increase the diameter of the hole 8 and, therefore, the reliability of the withdrawal of sediment. The maximum intensity of mixing the heavy fraction in zone 9 and the power consumed for this operation are achieved when the configuration of the scraper element 15 in the form of a disk. When configured in the form of a sector plate or a curved rod, the mixing intensity and power consumption are reduced. In this case, however, on the frontal edge of the plate 15 (or rod), the pressure in the free flow increases, and on the aft edge decreases compared to static pressure. These alternating pressure drops at the time of passage of the hole 8 past the plate 15 contribute to its cleaning from sediment. The valve 25 provides the ability to adjust the flow rate of the light fraction output using means 10, which allows you to change the degree of clarification of the suspension. Recirculation of the light fraction stream withdrawn from the pipe 39 back to the rotor 6, for example, through the chamber 21 increases the degree of thickening of the suspension.

Таким образом, предложенная центрифуга для распределения суспензии по сравнению с прототипом позволяет увеличить надежность вывода осадка из ротора через отверстие, предотвратить образование застойных зон накопления осадка в роторе и увеличить производительность центрифуги. Thus, the proposed centrifuge for the distribution of the suspension compared with the prototype can increase the reliability of the withdrawal of sediment from the rotor through the hole, prevent the formation of stagnant zones of accumulation of sediment in the rotor and increase the performance of the centrifuge.

Claims

1. CENTRIFUGE FOR SEPARATION OF SUSPENSIONS, comprising a housing having a receiving chamber for a recirculated heavy fraction and condensed heavy fraction and light fraction collectors, a conical rotor mounted on a vertical shaft, provided with a lid forming at least one opening for withdrawing the heavy fraction with the rotor end from the zone of its accumulation, by means for withdrawing the light fraction, by an annular channel for supplying recirculate to the zone of accumulation of heavy fractions, by transporting means of recirculate and by means of supplying the initial th suspension, characterized in that it is provided with a rigidly associated with the housing and fixedly disposed in the rotor in the area of the accumulation of heavy fraction scraping element for stirring and shift it to the port for output.

2. The centrifuge according to claim 1, characterized in that the scraper element is made in the form of a disk, or sector plate, or a curved rod.