RU205921U1

RU205921U1 - CENTRIFUGE FOR SUSPENSION SEPARATION

Info

Publication number: RU205921U1
Application number: RU2021112146U
Authority: RU
Inventors: Виктор Сергеевич Скачков
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям центрифуг для разделения жидких неоднородных систем с осадком, в особенности к центрифугам для разделения суспензий с непрерывным выводом осветленной легкой фракции суспензии - фугата и периодическим выводом сгущенной тяжелой фракции суспензии - влажного осадка в форме компактной струи с концентрацией осадка, больше заданного порогового значения, для применения в радиохимической, химической и других отраслях промышленности. Техническим результатом является увеличение концентрации выгружаемого влажного осадка и надежности его выгрузки, автоматизация выгрузки осадка с концентрацией, больше заданного порогового значения, и увеличение производительности центрифуги. Технический результат достигается в центрифуге для разделения суспензии, включающей корпус с приемной камерой суспензии и сборником фугата, подшипниковую опору с фланцем и приводом вала, установленного вертикально в подшипниковой опоре, с жестко закрепленными на нем коническим ротором, разделительным диском с переточными отверстиями, образующим с ротором камеру разделения с размещенными в ней сепарационной насадкой и средством отвода фугата с переливной кромкой и отверстием, крышкой с концентричным валу отверстием, образующей с диском камеру отбора осадка, средством транспортировки суспензии, закрепленным в нижней части ротора и размещенным в приемной камере суспензии, закрепленное в подшипниковой опоре устройство с каналом вывода осадка, включающее внутрироторный участок, размещенный в камере отбора осадка, и сообщающийся с ним внероторный участок с трубкой вывода осадка и средством регулирования его количества с регулирующим элементом, патрубок рециркуляции осадка, в которой внутрироторный участок выполнен в форме кольца, установленного с зазором с крышкой и с зазором с диском, внероторный участок выполнен в форме кольцевой втулки, на которой закреплено без зазора кольцо, размещенной в отверстии крышки, с зазором с ней и с зазором с валом, снабженного установленным в нем средством транспортировки осадка и сообщающегося с трубкой его вывода, патрубок рециркуляции осадка сообщается с трубкой его вывода через средство регулирования количества осадка и с камерой его отбора через торец с выходным отверстием этого патрубка, а устройство вывода осадка снабжено датчиком измерения его концентрации, приводом регулирующего элемента средства регулирования количества осадка и соединенного с ними блоком управления. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to designs of centrifuges for separating liquid heterogeneous systems with sludge, in particular to centrifuges for separating suspensions with continuous withdrawal of the clarified light fraction of the suspension - centrifuge and periodic withdrawal of the thickened heavy fraction of the suspension - wet cake in the form of a compact jet with a concentration of the cake greater than the specified threshold value for use in radiochemical, chemical and other industries. The technical result is an increase in the concentration of the unloaded wet sludge and the reliability of its unloading, automation of the unloading of sludge with a concentration greater than a predetermined threshold value, and an increase in the centrifuge performance. The technical result is achieved in a centrifuge for separating a suspension, including a housing with a suspension receiving chamber and a centrate collector, a bearing support with a flange and a shaft drive, mounted vertically in a bearing support, with a tapered rotor rigidly fixed to it, a separating disc with overflow holes forming with the rotor a separation chamber with a separation nozzle and a centrate removal device with an overflow edge and an opening, a cover with a concentric shaft opening, forming a sludge collection chamber with a disk, a suspension transport device fixed in the lower part of the rotor and placed in a suspension receiving chamber, fixed in a bearing support a device with a sludge discharge channel, including an intra-rotor section located in the sludge collection chamber, and an extra-rotor section communicating with it with a sludge discharge tube and a means for regulating its amount with a regulating element, a sludge recirculation pipe, in which the internal the end section is made in the form of a ring, installed with a gap with a cover and with a gap with a disk, the extra-rotor section is made in the form of an annular sleeve, on which a ring is fixed without a gap, placed in the hole of the cover, with a gap with it and with a gap with a shaft equipped with an installed in it by means of transporting the sludge and communicating with the tube of its output, the recirculation pipe of the sludge is communicated with the tube of its output through the means for regulating the amount of sludge and with the chamber for its collection through the end with the outlet of this pipe, and the device for removing the sludge is equipped with a sensor for measuring its concentration, the drive regulating element of the means for regulating the amount of sediment and a control unit connected to them. 5 p.p. f-ly, 3 dwg

Description

Полезная модель относится к центрифугам для разделения жидких неоднородных систем с осадком, в особенности к центрифугам с непрерывным выводом осветленной легкой фракции суспензии - фугата и периодическим выводом сгущенной тяжелой ее фракции - влажного осадка в форме компактной пастообразной струи с концентрацией осадка, больше заданного порогового значения, и может быть использовано в радиохимической, гидрометаллургической, фармацевтической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.The utility model relates to centrifuges for separating liquid heterogeneous systems with sediment, in particular to centrifuges with continuous withdrawal of the clarified light fraction of the suspension - centrifuge and periodic withdrawal of its thickened heavy fraction - wet sediment in the form of a compact pasty stream with a sediment concentration greater than a predetermined threshold value, and can be used in radiochemical, hydrometallurgical, pharmaceutical, chemical, food and other industries.

Известен центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском (патент РФ на изобретение №2577261, В04В1/14, опубликован 10.03.2016 Бюл. №7), содержащий несущую конструкцию, ротор, вращающийся в несущей конструкции вокруг оси вращения и содержащий внутри разделительное пространство с радиально размещенными разделительными пластинами. Центробежный сепаратор содержит впуск, для подачи продукта в виде подлежащей разделению текучей среды, в разделительное пространство, соединенное с впуском посредством давления. Сепаратор содержит первый выпуск из разделительного пространства для выпуска первой фазы продукта, имеющего меньшую плотность, второй выпуск для периодического выпуска второй фазы продукта, имеющего большую плотность, и систему управления выпуском, инициирующую открытие второго выпуска при условии инициирования. Система управления выпуском содержит датчик, для определения входного давления и/или входного расхода продукта. Условие инициирования связано с уменьшением входного потока в связи с входным давлением, указывая увеличение сопротивления потоку ниже по потоку от впуска. Способ для управления периодическим выпуском центробежного сепаратора содержит этапы регистрации давления во впуске центробежного сепаратора, определения расхода продукта, подаваемого в центробежный сепаратор, инициирования открытия второго выпуска, при регистрации условия инициирования, связанного с уменьшением расхода продукта в связи с входным давлением.A centrifugal separator and a method for controlling a periodic release are known (RF patent for invention No. 2577261, В04В1 / 14, published 03/10/2016 Bull. No. 7), containing a supporting structure, a rotor rotating in a supporting structure around an axis of rotation and containing inside a separating space with a radial placed spacer plates. The centrifugal separator has an inlet for feeding the product in the form of a fluid to be separated into a separation space, which is connected to the inlet by means of pressure. The separator comprises a first outlet from the separation space for the outlet of the first phase of the product having a lower density, a second outlet for intermittently discharging the second phase of the product having a higher density, and a release control system that initiates the opening of the second outlet upon initiation. The outlet control system contains a sensor to determine the inlet pressure and / or the inlet flow rate of the product. The trigger condition is associated with a decrease in inlet flow due to inlet pressure, indicating an increase in resistance to flow downstream of the inlet. The method for controlling the periodic outlet of the centrifugal separator comprises the steps of registering the pressure at the inlet of the centrifugal separator, determining the flow rate of the product supplied to the centrifugal separator, initiating the opening of the second outlet, while registering the initiation condition associated with a decrease in the flow rate of the product due to the inlet pressure.

Второй выпуск в форме выпускных отверстий в периферийной зоне ротора открывается и закрывается уплотняемым скользящим затвором, аксиально перемещающимся в роторе между двумя граничными позициями, с использованием ввода и вывода вспомогательной технологической жидкости - воды в камерах, расположенных ниже скользящего затвора. Выпуск второй фазы продукта - влажного осадка инициализируется после достижения заданного уровня шлама, собираемого в разделительном пространстве, путем измерения датчиком, зависящих от этого уровня входного давления и/или входного расхода продукта снаружи центробежного сепаратора.The second outlet in the form of outlets in the peripheral zone of the rotor is opened and closed by a sealed sliding gate that axially moves in the rotor between two boundary positions using the input and output of an auxiliary process fluid - water in the chambers located below the sliding gate. The release of the second phase of the product - wet sludge is initialized after reaching a predetermined level of sludge collected in the separation space, by measuring with a sensor, depending on this level of inlet pressure and / or inlet flow of the product outside the centrifugal separator.

Недостатком центробежного сепаратора и способа управления периодическим выпуском являются усложнение конструкции, обусловленное необходимостью использования вспомогательной технологической жидкости, снижение надежности выпуска второй фазы продукта, в связи с необходимостью уплотнения кольцевых поверхностей скользящего затвора, расположенных на максимальном радиусе ротора, как со стороны вспомогательной технологической жидкости, так и со стороны второй фазы продукта, в особенности, когда она имеет не аморфную, а зернистую и твердую структуру. Кроме того, вторая фаза продукта в форме влажного осадка, вылетая из выпускных отверстий ротора с высокой скоростью, размазывается и налипает по всей окружности стенки и дна несущей конструкции, что вынуждает применять дополнительные скребки и средство их перемещения для сбора и выгрузки осадка из центробежного сепаратора в форме компактного объема с малой удельной на единицу объема площадью поверхности, например, приближенной к форме шара или цилиндра.The disadvantage of the centrifugal separator and the method for controlling the periodic release is the complication of the design due to the need to use an auxiliary process fluid, a decrease in the reliability of the release of the second phase of the product, due to the need to seal the annular surfaces of the sliding gate located at the maximum radius of the rotor, both from the side of the auxiliary process fluid, so and from the side of the second phase of the product, in particular when it is not amorphous, but a granular and solid structure. In addition, the second phase of the product in the form of a wet sludge, escaping from the rotor outlets at a high speed, smears and sticks along the entire circumference of the wall and bottom of the supporting structure, which forces the use of additional scrapers and a means of moving them to collect and discharge sludge from the centrifugal separator into the form of a compact volume with a small specific surface area per unit volume, for example, close to the shape of a ball or cylinder.

Известна центрифуга для разделения жидкой неоднородной смеси (патент РФ на изобретение №2080188, В04В 11/02, опубликован 27.05.1997 Бюл. №15), включающая корпус, имеющий приемную камеру смеси и сборники легкой и тяжелой фракций с отводными патрубками, установленный на вертикальном валу конический ротор, снабженный крышкой, имеющей переливное отверстие для отвода тяжелой фракции, расположенной под крышкой перегородкой, образующей с крышкой камеру отбора тяжелой фракции, сообщенную с зоной разделения ротора посредством переточного отверстия, трубкой для отвода легкой фракции из зоны разделения и транспортирующим средством, расположенным в нижней части ротора и служащим для подвода исходной смеси, и неподвижный трубчатый скребковый элемент для перемешивания тяжелой фракции в камере ее отбора, которая снабжена устройством для подачи сжатого газа в камеру отбора тяжелой фракции, при этом неподвижный трубчатый скребковый элемент подключен к этому устройству и снабжен средством для регулирования количества подаваемого газа в зону камеры, расположенную у переточного отверстия.Known centrifuge for separating a liquid inhomogeneous mixture (RF patent for invention No. 2080188, В04В 11/02, published on 05/27/1997 bull. No. 15), including a housing with a receiving chamber of the mixture and collectors of light and heavy fractions with branch pipes, mounted on a vertical shaft, a conical rotor equipped with a cover having an overflow hole for withdrawing the heavy fraction, a partition located under the cover, forming a heavy fraction withdrawal chamber with the cover, communicated with the rotor separation zone by means of an overflow hole, a tube for withdrawing the light fraction from the separation zone and a transport means located in the lower part of the rotor and serving to supply the initial mixture, and a stationary tubular scraper element for mixing the heavy fraction in its selection chamber, which is equipped with a device for supplying compressed gas to the heavy fraction selection chamber, while the stationary tubular scraper element is connected to this device and equipped with means for regulating the amount of gas supplied to the chamber area located at the overflow hole.

Недостатком центрифуги является необходимость использования вспомогательного устройства для подачи сжатого газа, отсутствие контроля концентрации осадка в выводимом из ротора потоке тяжелой фракции суспензии, а также распределение и накопление выводимого из ротора влажного осадка по всей окружности вертикальной стенки и дна сборника тяжелой фракции суспензии, что затрудняет его вывод из этого сборника по выводному патрубку.The disadvantage of the centrifuge is the need to use an auxiliary device for supplying compressed gas, the lack of control over the concentration of the sediment in the flow of the heavy fraction of the suspension discharged from the rotor, as well as the distribution and accumulation of the wet sediment discharged from the rotor along the entire circumference of the vertical wall and bottom of the collector for the heavy fraction of the suspension, which makes it difficult output from this collection through the outlet pipe.

Наиболее близкой к предлагаемой является центрифуга для разделения суспензии (патент РФ на изобретение №2027520 В04В 11/02, опубликован 27.01.1995 Бюл. №3), включающая корпус, имеющий приемную камеру суспензии и сборники фугата и легкой фракции осадка с отводными патрубками, установленный на вертикальном валу конический ротор с крышкой, имеющей переливное отверстие, снабженный в нижней части, сообщенной с приемной камерой, транспортирующим средством, расположенным внутри ротора под крышкой разделительным диском, образующим с ней камеру отбора легкой и тяжелой фракций осадка, имеющую входное отверстие, средством для отвода фугата из зоны разделения ротора и трубкой для вывода тяжелой фракции осадка, имеющей горизонтально расположенный в указанной камере отбора заборный участок с входным отверстием и выходной участок, в которой заборный участок этой трубки имеет в поперечном сечении прямоугольную форму и установлен так, что одна из его больших боковых стенок расположена в одной плоскости с осью вращения ротора с противоположной стороны набегающего потока осадка и входное отверстие выполнено в этой стенке. Кроме того, отводной патрубок сборника легкой фракции осадка подключен к приемной камере для ее рециркуляции, а выходной участок трубки для вывода тяжелой фракции осадка снабжен средством для регулирования количества осадка.The closest to the proposed centrifuge is a centrifuge for separating a suspension (RF patent for invention No. 2027520 В04В 11/02, published 01/27/1995 Bull. No. 3), including a housing with a suspension receiving chamber and collectors of centrifuge and light fraction of sediment with branch pipes, installed on a vertical shaft, a conical rotor with a cover having an overflow hole, equipped in the lower part, communicated with the receiving chamber, with a transport means, a separating disc located inside the rotor under the cover, forming with it a chamber for collecting light and heavy sediment fractions, having an inlet, with means for the removal of the centrate from the separation zone of the rotor and a pipe for removing the heavy fraction of the sediment, which has an intake section horizontally located in the specified selection chamber with an inlet and an outlet section, in which the intake section of this tube has a rectangular cross-section and is installed so that one of its large side walls located in one plane with the axis of rotation of the rotor on the opposite side of the incoming stream of sediment and the inlet is made in this wall. In addition, the branch pipe of the collector of the light fraction of the sludge is connected to the receiving chamber for its recirculation, and the outlet section of the tube for withdrawing the heavy fraction of the sludge is equipped with a means for regulating the amount of sludge.

Зона разделения ротора - камера разделения образована объемом между ротором и разделительным диском и предопределенно содержит сепарационную насадку, например, в форме нескольких радиальных пластин, предотвращающих азимутальное перемешивание суспензии в ней для ускорения разделения суспензии и увеличения степени ее сгущения - отношения содержания дисперсной фазы суспензии в сгущенном влажном осадке и в исходной суспензии, повышая концентрацию тяжелой фракции осадка при одновременном снижении ее в фугате. Входные отверстия разделительного диска, размещенные в его периферийной зоне, выполняют функцию переточных отверстий, так как предназначены для непрерывной транспортировки через них сгущенного осадка, выделенного в зоне разделения ротора, в том числе транспортирующегося самопроизвольно по конусной поверхности ротора в форме слоя влажного осадка в камеру отбора легкой и тяжелой фракций осадка. Трубка для вывода тяжелой фракции влажного осадка и отводной патрубок сборника легкой фракции осадка входят в состав канала транспортировки осадка из вращающегося ротора наружу центрифуги в форме двух компактных струй. Переливное отверстие крышки, предназначенное для вывода из ротора потока легкой фракции осадка, расположено в ее приосевой зоне и выполнено концентрично валу с образованием кольцевого зазора, в котором размещен заборный участок трубки.The separation zone of the rotor - the separation chamber is formed by the volume between the rotor and the separation disc and contains a predetermined separation packing, for example, in the form of several radial plates that prevent azimuthal mixing of the suspension in it to accelerate the separation of the suspension and increase the degree of its thickening - the ratio of the content of the dispersed phase of the suspension in the thickened wet sediment and in the original suspension, increasing the concentration of the heavy fraction of the sediment while reducing it in the centrate. The inlet openings of the separating disc, located in its peripheral zone, perform the function of overflow openings, since they are designed for continuous transportation through them of the thickened sediment released in the separation zone of the rotor, including spontaneously transported along the conical surface of the rotor in the form of a layer of wet sediment into the selection chamber light and heavy sludge fractions. The tube for withdrawing the heavy fraction of the wet sludge and the branch pipe for the collection of the light fraction of the sludge are part of the channel for transporting the sludge from the rotating rotor to the outside of the centrifuge in the form of two compact jets. The overflow hole of the cover, intended for the outlet of the flow of the light fraction of the sediment from the rotor, is located in its axial zone and is made concentric to the shaft with the formation of an annular gap in which the intake section of the tube is located.

Недостатком центрифуги является уменьшение производительности и степени сгущения суспензии, связанные с рециркуляцией уже отделенной легкой фракции обратно в зону разделения ротора и обусловленные этим увеличение нагрузки на процесс разделения суспензии и уменьшение скорости отделения осадка в связи со стесненным его осаждением, возможность закупорки осадком трубки для вывода тяжелой фракции и нарушения работы центрифуги, связанные с ее неподвижными и протяженными по длине стенками между входным и выходным отверстиями, малой величиной сечения этой трубки и малым перепадом давления между ее входным и выходным отверстиями, а также возможность нарушения работы центрифуги, связанная с возможной закупоркой осадком отверстий разделительного диска в связи с отсутствием постоянного контроля концентрации тяжелой фракции осадка в камере отбора его легкой и тяжелой фракций перед его выгрузкой.The disadvantage of the centrifuge is a decrease in the productivity and degree of suspension thickening, associated with the recirculation of the already separated light fraction back to the rotor separation zone and the resulting increase in the load on the suspension separation process and a decrease in the sediment separation rate due to its constrained sedimentation, the possibility of clogging the tube for withdrawing the heavy fractions and malfunctions of the centrifuge associated with its stationary and lengthy walls between the inlet and outlet, the small cross-section of this tube and the small pressure drop between its inlet and outlet, as well as the possibility of disruption of the centrifuge due to possible clogging of the holes by sediment separating disk due to the lack of constant monitoring of the concentration of the heavy fraction of the sediment in the chamber for the selection of its light and heavy fractions before unloading.

Целью полезной модели является увеличение концентрации выгружаемого влажного осадка и надежности его выгрузки, автоматизация выгрузки осадка с концентрацией, больше заданного порогового значения и независимо от содержания осадка в исходной суспензии, и увеличение производительности центрифуги.The purpose of the utility model is to increase the concentration of the unloaded wet sludge and the reliability of its unloading, automate the unloading of sludge with a concentration greater than a predetermined threshold value and regardless of the sludge content in the initial suspension, and increase the centrifuge performance.

Поставленная цель достигается в центрифуге для разделения суспензии, включающей корпус с приемной камерой суспензии и сборником фугата с входным и отводным патрубками соответственно, подшипниковую опору с фланцем и приводом вала, установленного вертикально в подшипниковой опоре, с жестко закрепленными на нем коническим ротором, разделительным диском с переточными отверстиями, образующим с ротором камеру разделения с размещенными в ней сепарационной насадкой и средством отвода фугата с переливной кромкой и отверстием, крышкой с концентричным валу отверстием, образующей с диском камеру отбора осадка, средством транспортировки суспензии, закрепленным в нижней части ротора и размещенным в приемной камере суспензии, закрепленное в подшипниковой опоре устройство с каналом вывода осадка, включающее внутрироторный участок, размещенный в камере отбора осадка, и сообщающийся с ним внероторный участок с трубкой вывода осадка и средством регулирования его количества с регулирующим элементом, патрубок рециркуляции осадка, за счет того, что внутрироторный участок выполнен в форме кольца, установленного с зазором с крышкой, на которой закреплены радиальные ребра, и с зазором с диском, образующим внутрироторный объем канала вывода осадка, внероторный участок, закрепленный в подшипниковой опоре, выполнен в форме кольцевой втулки, на которой закреплено без зазора кольцо, размещенной в отверстии крышки, с зазором с ней и с зазором с валом, образующим внероторный объем канала вывода осадка, снабженного установленным в нем средством транспортировки осадка и сообщающегося с трубкой вывода осадка, патрубок рециркуляции осадка сообщается с трубкой вывода осадка через средство регулирования количества осадка и с камерой отбора осадка через торец с выходным отверстием этого патрубка, размещенным над крышкой снаружи кольцевой втулки с зазорами с ними, причем радиус размещения этого торца больше радиуса кольцевой втулки и меньше радиуса отверстия крышки, который меньше радиуса размещения переливной кромки средства отвода фугата, а устройство с каналом вывода осадка снабжено датчиком измерения концентрации осадка, приводом регулирующего элемента средства регулирования количества осадка и соединенного с ними блоком управления.This goal is achieved in a centrifuge for separating a suspension, including a housing with a suspension receiving chamber and a centrifuge collector with inlet and outlet nozzles, respectively, a bearing support with a flange and a shaft drive, installed vertically in a bearing support, with a tapered rotor rigidly fixed to it, a separating disc with overflow holes, forming a separation chamber with the rotor with a separation nozzle and a centrate removal device with an overflow edge and an opening, a cover with a concentric shaft opening, forming a sludge collection chamber with the disc, a suspension transport device fixed in the lower part of the rotor and located in the receiving a suspension chamber, a device fixed in a bearing support with a sludge discharge channel, including an intra-rotor section located in the sludge collection chamber, and an extra-rotor section communicating with it with a sludge discharge tube and a means for regulating its amount with a regulating element, patrol sludge recirculation side, due to the fact that the intra-rotor section is made in the form of a ring, installed with a gap with a cover on which radial ribs are fixed, and with a gap with a disk that forms the intra-rotor volume of the sludge removal channel, the extra-rotor section, fixed in a bearing support, is made in the form of an annular sleeve, on which a ring is fixed without a gap, placed in the hole of the cover, with a gap with it and with a gap with a shaft that forms an extra-rotor volume of the sludge discharge channel, equipped with a sludge transport device installed in it and communicating with the sludge discharge tube, a recirculation pipe the sludge communicates with the sludge discharge tube through the means for regulating the amount of sludge and with the sludge collection chamber through the end with the outlet of this branch pipe, located above the cover outside the annular sleeve with gaps with them, and the radius of this end is greater than the radius of the annular sleeve and less than the radius of the cover hole, which is less than the radius of placement of the fracture the willow edge of the centrate removal means, and the device with the sludge discharge channel is equipped with a sensor for measuring the sludge concentration, a drive of the regulating element of the means for regulating the amount of sludge and a control unit connected to them.

Выделенный в камере разделения осадок рециркулирует по каналу вывода осадка только через камеру отбора осадка и патрубок его рециркуляции, суммарный объем которых существенно, в ~10 раз меньше объема камеры разделения и приемной камеры. Поэтому условия сепарации суспензии в камере разделения улучшаются по сравнению с прототипом, что увеличивает степень сгущения суспензии и производительность центрифуги, а также уменьшает массу рециркулирующего осадка и время его выгрузки. Канал транспортировки осадка, кроме неподвижной трубки для вывода осадка, содержит внутрироторный и внероторный участки с неподвижной и подвижной стенками, а средство транспортировки осадка увеличивает давление во входном отверстии этой трубки, что в совокупности повышает надежность рециркуляции и выгрузки осадка и увеличивает степень сгущения суспензии. Непрерывное или периодическое измерение концентрации рециркулирующего осадка позволяет выгружать его с концентрацией, больше заданного порогового значения и независимо от концентрации осадка в исходной суспензии, что увеличивает степень сгущения суспензии, автоматизирует процесс периодической выгрузки осадка и устраняет необходимость контроля концентрации осадка в исходной суспензии.The sediment released in the separation chamber is recirculated through the sediment removal channel only through the sediment collection chamber and its recirculation branch pipe, the total volume of which is substantially, ~ 10 times less than the volume of the separation chamber and the receiving chamber. Therefore, the conditions for the separation of the suspension in the separation chamber are improved in comparison with the prototype, which increases the degree of thickening of the suspension and the productivity of the centrifuge, and also reduces the mass of the recirculated sediment and the time of its discharge. The sludge transportation channel, in addition to a stationary tube for sludge removal, contains intra-rotor and extra-rotor sections with fixed and movable walls, and the sludge transport means increases the pressure in the inlet of this tube, which together increases the reliability of recirculation and discharge of the sludge and increases the degree of suspension thickening. Continuous or periodic measurement of the recirculating sludge concentration allows it to be discharged at a concentration greater than a predetermined threshold value and regardless of the sludge concentration in the original suspension, which increases the degree of suspension thickening, automates the process of periodic sludge discharge and eliminates the need to control the sludge concentration in the original suspension.

На фиг. 1 изображен общий вид центрифуги для разделения суспензии с одним вариантом выполнения средства для транспортировки осадка; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - общий вид центрифуги для разделения суспензии, аналогичный изображенному на фиг. 1, с другим вариантом выполнения средства для транспортировки осадка.FIG. 1 shows a general view of a centrifuge for separating a suspension with one embodiment of a means for transporting a sediment; in fig. 2 - section A-A of Fig. 1 on an enlarged scale; in fig. 3 is a general view of a centrifuge for separating a suspension, similar to that shown in FIG. 1, with another embodiment of the means for transporting sludge.

Центрифуга для разделения суспензии включает корпус 1 с приемной камерой 2 суспензии в нижней его части с входным патрубком 3 и сборником фугата 4 с отводным патрубком 5, подшипниковую опору 6 с приводом 7, например, электроприводом, установленных на фланце 8, закрепленном в верхней части корпуса 1, установленный вертикально в подшипниковой опоре 6 вал 9 с жестко закрепленными на нем коническим ротором 10, разделительным диском 11 с периферийными переточными отверстиями 12, размещенными на радиусе Re, образующим с ротором 10 камеру 13 разделения суспензии. В камере 13 размещены сепарационная насадка, например, в форме радиальных пластин 14, разгораживающих ее объем на секторные зоны, в каждой из которых размещено средство для отвода фугата, например, в форме радиально размещенной трубки 15 с переливным торцом с отверстием 16, размещенным на радиусе R.2, и выходным отверстием 17. На диске 11 закреплена крышка 18 с концентричным валу 9 отверстием 19 радиусом Ri и закрепленными на ней радиальными ребрами 20, образующая с диском 11 камеру 21 отбора осадка, сообщающуюся с камерой 13 через отверстия 12. Радиус Ri отверстия 19 меньше радиуса R2 размещения торца с отверстием 16. В нижней части ротора 10 закреплено средство 22 транспортировки суспензии, размещенное в приемной камере 2, например, в форме нескольких аксиально закрепленных на кольцевой обечайке проточных черпаков-ковшей, инициирующих при вращении и погружении в суспензию транспортировку ее приповерхностного объема вверх и ввод его внутрь ротора 10.The centrifuge for separating the suspension includes a housing 1 with a suspension chamber 2 in its lower part with an inlet pipe 3 and a centrifuge collector 4 with a discharge pipe 5, a bearing support 6 with a drive 7, for example, an electric drive, mounted on a flange 8 fixed in the upper part of the housing 1, a shaft 9, mounted vertically in a bearing support 6, with a tapered rotor 10 rigidly fixed on it, a separating disc 11 with peripheral overflow holes 12 located at a radius Re, forming a suspension separation chamber 13 with the rotor 10. A separation nozzle is placed in the chamber 13, for example, in the form of radial plates 14, dividing its volume into sector zones, in each of which there is a means for removing the centrate, for example, in the form of a radially placed tube 15 with an overflow end with an opening 16 located at a radius R.2, and outlet 17. On the disc 11, a cover 18 is fixed with a concentric shaft 9 with a hole 19 of radius Ri and radial ribs 20 fixed on it, forming a sludge collection chamber 21 with the disc 11, communicating with the chamber 13 through holes 12. Radius Ri the holes 19 are smaller than the radius R2 of the end face with the hole 16. In the lower part of the rotor 10 there is fixed a means 22 for transporting the suspension, placed in the receiving chamber 2, for example, in the form of several flowing buckets, axially fixed on the annular shell, initiating during rotation and immersion in the suspension transportation of its near-surface volume upward and its introduction into the rotor 10.

В подшипниковой опоре 6 закреплено устройство с каналом вывода осадка, включающее трубку 23 вывода осадка с входным 24 и выходным 25 отверстиями, со средством 26 регулирования количества осадка с регулирующим элементом, например, в форме трехходового шарового крана, регулирующий элемент которого установлен с возможностью поворота, например, между двумя его граничными позициями, для сообщения одного входного отверстия с одним из двух выходных отверстий.A device with a sludge discharge channel is fixed in the bearing support 6, which includes a sludge discharge tube 23 with an inlet 24 and an outlet 25 holes, with a means 26 for regulating the amount of sludge with a regulating element, for example, in the form of a three-way ball valve, the regulating element of which is rotatably installed, for example, between its two boundary positions, to communicate one inlet with one of the two outlets.

Внутрироторный участок, размещенный в камере 21, выполнен в форме кольца 27, установленного с зазором 28 с ребрами 20 крышки 18 и с зазором 29 с диском 11, образующим горизонтальный кольцевой внутрироторный объем канала вывода осадка с подвижной и неподвижной стенками. Внероторный участок выполнен в форме кольцевой втулки 30 с наружным радиусом R4, закрепленной в подшипниковой опоре 6 и размещенной в отверстии 19 с кольцевым зазором 31 с ней и с кольцевым зазором 32 с внутренним радиусом R5 с валом 9, образующим вертикальный кольцевой внероторный объем канала транспортировки осадка с подвижной и неподвижной стенками. Кольцо 27 закреплено на втулке 30 без зазора и образуют в совокупности неподвижную стенку канала транспортировки осадка, по которому оба упомянутых участка, и трубка 23 сообщаются между собой.The intra-rotor section, located in the chamber 21, is made in the form of a ring 27 installed with a gap 28 with the ribs 20 of the cover 18 and with a gap 29 with a disc 11, which forms a horizontal annular intra-rotor volume of the sludge discharge channel with movable and fixed walls. The extra-rotor section is made in the form of an annular sleeve 30 with an outer radius R4, fixed in a bearing support 6 and placed in a hole 19 with an annular gap 31 with it and with an annular gap 32 with an inner radius R5 with a shaft 9 forming a vertical annular extra-rotor volume of the sediment transportation channel with movable and fixed walls. The ring 27 is fixed on the sleeve 30 without a gap and together form a fixed wall of the sludge transport channel, along which both of the above-mentioned sections and the tube 23 communicate with each other.

Средство транспортировки осадка по одному варианту (фиг. 1) выполнено в форме винтовой втулки 33, закрепленной на валу 9 с зазором 32 с втулкой 30, и снабжено наружной резьбой или шнеком, направление которой соответствует транспортировке осадка в зазоре 32 из камеры 21 вверх в напорную камеру 34 кольцевой формы, сообщающейся с входным отверстием 24 трубки 23, в которой размещены закрепленная на валу втулка 35 с радиальными лопастями 36, а оси выходного отверстия камеры 34 и трубки 23 расположены тангенциально ее внутренней стенке (фиг. 2). Средство транспортировки осадка по другому варианту (фиг. З) выполнено в форме двух винтовых втулок нижней 33 и верхней 37, закрепленных встык на валу 9 с зазором 32 с втулкой 30 и снабженных наружной резьбой или шнеком противоположного направления. Направление резьбы нижней втулки 33 соответствует транспортировке осадка в зазоре 32 из камеры 21 вверх в выходное отверстие 39 подшипниковой опоры 6, размещенное в зоне стыка 38 этих втулок и сообщающееся с трубкой 23.The means for transporting the sludge according to one embodiment (Fig. 1) is made in the form of a screw sleeve 33, fixed on the shaft 9 with a gap 32 with a sleeve 30, and is equipped with an external thread or a screw, the direction of which corresponds to the transportation of the sludge in the gap 32 from the chamber 21 upward to the pressure head an annular chamber 34 communicating with the inlet 24 of the tube 23, in which a sleeve 35 with radial blades 36 fixed to the shaft is located, and the axes of the outlet of the chamber 34 and the tube 23 are tangential to its inner wall (Fig. 2). The sediment transport means according to another embodiment (Fig. 3) is made in the form of two screw bushings, lower 33 and upper 37, fixed end-to-end on the shaft 9 with a gap 32 with the bushing 30 and provided with an external thread or a screw of the opposite direction. The direction of the thread of the lower bushing 33 corresponds to the transportation of the sediment in the gap 32 from the chamber 21 upward to the outlet 39 of the bearing support 6, located in the joint 38 of these bushings and communicating with the tube 23.

Патрубок 40 рециркуляции осадка сообщается с трубкой 23 через входное отверстие 41 и средство 26, а выходной торец с отверстием 42 этого патрубка, размещенный на радиусе R.3 (фиг. 1), сообщается с камерой 21 через зазор 43 с втулкой 30 и зазор 28. Отверстие 42 патрубка 40 размещено над крышкой 18 с зазором с ней, а радиус R₁ размещения этого торца меньше радиуса R₁ отверстия 19 и больше радиуса R₄ наружной поверхности втулки 30. Патрубок 40 закреплен без зазора в отверстии 44 фланца 8, а средство 26 выполнено в форме вентиля, например, трехходового крана, одно из выходных отверстий которого сообщается с входным отверстием 41 этого патрубка. Закрепление неподвижной втулки 30 в подшипниковой опоре 6 выполнено разъемным, например, в форме резьбового соединения 45, направление резьбы которого соответствует ее закручиванию до упора резьбы при повороте в направлении вращения ротора 10 для предотвращения возможной поломки при случайном касании вращающихся элементов центрифуги.The sludge recirculation branch pipe 40 communicates with the pipe 23 through the inlet 41 and the means 26, and the outlet end with the opening 42 of this pipe, located at the radius R.3 (Fig. 1), communicates with the chamber 21 through the gap 43 with the sleeve 30 and the gap 28 The hole 42 of the branch pipe 40 is located above the cover 18 with a gap with it, and the radius R _{1 of the} location of this end is less than the radius R _{1 of the} hole 19 and greater than the radius R _{4 of the} outer surface of the sleeve 30. The branch pipe 40 is fixed without a gap in the hole 44 of the flange 8, and the means 26 is made in the form of a valve, for example, a three-way valve, one of the outlet openings of which communicates with the inlet 41 of this branch pipe. The fixation of the stationary sleeve 30 in the bearing support 6 is made detachable, for example, in the form of a threaded connection 45, the thread direction of which corresponds to its screwing up to the thread stop when turning in the direction of rotation of the rotor 10 to prevent possible breakage when accidentally touching the rotating elements of the centrifuge.

На трубке 23 установлен датчик 46 измерения концентрации осадка в ней в периодическом или непрерывном режимах, например, бесконтактный радиоизотопный или ультразвуковой плотномер, на участке между подшипниковой опорой 6 и средством 26, которое снабжено вспомогательным приводом 47, например, электроприводом, связанным с регулирующим элементом этого средства 26. Соединенный с датчиком 46 и вспомогательным приводом 47 блок управления 48 инициирует поворот вспомогательного привода 47 в прямом или реверсном направлении по сигналу датчика 46 и может обеспечивать их электропитание. В приемной камере 2 установлены вертикальные пластины (на фиг. 1, 2 и 3 не показаны), для уменьшения объема воронки в зоне транспортирующего средства 22, образующейся при его вращении. Закрепление на фланце 8 привода 7, подшипниковой опоры 6, ротора 10, канала транспортировки осадка со средством его транспортировки, патрубком 40, трубкой 23, датчиком 46 и вспомогательным приводом 47 и объединение их в единый выемной узел упрощает и ускоряет сборку и разборку центрифуги для возможного ремонта и замены всех элементов этого узла.A sensor 46 is installed on the tube 23 for measuring the concentration of sediment in it in periodic or continuous modes, for example, a non-contact radioisotope or ultrasonic density meter, in the area between the bearing 6 and the means 26, which is equipped with an auxiliary drive 47, for example, an electric drive associated with the regulating element of this means 26. Connected to the sensor 46 and the auxiliary drive 47, the control unit 48 initiates the rotation of the auxiliary drive 47 in the forward or reverse direction according to the signal of the sensor 46 and can supply them with power. In the receiving chamber 2, vertical plates are installed (not shown in Figs. 1, 2 and 3) to reduce the volume of the funnel in the area of the transporting means 22 formed during its rotation. Fastening to the flange 8 of the drive 7, the bearing support 6, the rotor 10, the channel for transporting the sludge with a means of transporting it, a branch pipe 40, a tube 23, a sensor 46 and an auxiliary drive 47 and combining them into a single removable unit simplifies and speeds up the assembly and disassembly of the centrifuge for possible repair and replacement of all elements of this unit.

Центрифуга для разделения суспензии работает следующим образом.The centrifuge for separating the suspension works as follows.

После включения привода 7 исходную суспензию по входному патрубку 3 подают в приемную камеру 2, откуда она средством 22 направляется вверх и внутрь вращающегося ротора 10, где в камере разделения 13 в сепарационной насадке 14 под действием центробежной силы суспензия разделяется на две фракции - фугат с меньшей плотностью и влажный осадок с большей плотностью. Фугат из приосевой части камеры разделения 13 через переливное отверстие 16, трубку 15 и ее выходное отверстие 17 непрерывно выводится с разрывом струи в сборник фугата 4 и под действием силы тяжести по отводному патрубку 5 наружу центрифуги. Осадок концентрируется в небольшом периферийном объеме камеры разделения 13 как во взвешенном состоянии, так и в виде концентрированного слоя уже осевших частиц, транспортирующегося по конусной стенке ротора 10 к периферийным отверстиям 12 диска 11. Проходя далее сквозь отверстия 12, осадок поступает в камеру отбора 21, заполняя ее объем, к неподвижному кольцу 27, где за счет турбулентного завихрения жидкости переходит вновь во взвешенное состояние со средней по объему камеры отбора 21 плотностью влажного осадка ρ_о, большей плотности фугата ρ_ф, например, ρ_ф=1,0×10³ кг/м³ и ρ_о=1,2×10³ кг/м³.After turning on the drive 7, the initial suspension is fed through the inlet pipe 3 to the receiving chamber 2, from where it is directed upward and into the rotating rotor 10 by means of 22, where in the separation chamber 13 in the separation nozzle 14 under the action of centrifugal force the suspension is divided into two fractions - a centrifugal density and wet sediment with higher density. The centrifuge from the axial part of the separation chamber 13 through the overflow opening 16, the pipe 15 and its outlet 17 is continuously discharged with a break in the jet into the collector of the centrifuge 4 and under the action of gravity through the outlet pipe 5 to the outside of the centrifuge. The sediment is concentrated in a small peripheral volume of the separation chamber 13 both in suspension and in the form of a concentrated layer of already settled particles, transported along the conical wall of the rotor 10 to the peripheral holes 12 of the disc 11. Passing further through the holes 12, the sediment enters the selection chamber 21, filling its volume, to the fixed ring 27, where due to the turbulent swirling fluid moves back into suspension with an average volume density sampling chamber 21 of a wet cake _of ρ greater than ρ _f density of supernatant, e.g., ρ _p = 1,0 × ¹⁰ March kg / m ³ and ρ _about = 1.2 × 10 ³ kg / m ³ .

Ребра 20 обеспечивают среднюю по объему угловую скорость осадка в верхней зоне камеры отбора 21 между кольцом 27 и крышкой 18 немного меньшую угловой скорости фугата в камере разделения 13, из-за тормозящего действия неподвижного кольца 27. Поэтому уровень свободной поверхности вращающегося кольца осадка с концентрацией большей чем у фугата в этой зоне больше R₂ и тем более больше R₁<R₂, в связи с чем осадок из камеры отбора 21 не выводится через отверстие 19. Аналогичная ситуация возникает и в том случае, когда осадка в суспензии нет или очень мало и ρ_o<ρ_ф, например, на начальном этапе процесса сепарации суспензии. Средняя по объему угловая скорость осадка в нижней зоне камеры отбора 21 в зазоре 29 примерно в 2 раза меньше угловой скорости фугата в камере разделения 13 из-за тормозящего действия неподвижного кольца 27 и отсутствия в зазоре 29 ребер, аналогичных ребрам 20 в зазоре 28. Поэтому осадок транспортируется в зазоре 29 в его приосевую зону, входит в зазор 32 и поднимается по нему под давлением вверх винтовой втулкой 33 (фиг. 1,3).The ribs 20 provide the volume-average angular velocity of the sediment in the upper zone of the selection chamber 21 between the ring 27 and the cover 18 slightly less than the angular velocity of the centrate in the separation chamber 13, due to the braking action of the stationary ring 27. Therefore, the level of the free surface of the rotating ring of sediment with a higher concentration _{the more R 2 the} centrate has in this zone and the more R ₁ <R ₂ , and therefore the sediment from the take-off chamber 21 is not removed through the hole 19. A similar situation arises in the case when there is no sediment in the suspension or very little and ρ _o <ρ _f , for example, at the initial stage of the suspension separation process. The volume-average angular velocity of the sediment in the lower zone of the selection chamber 21 in the gap 29 is approximately 2 times less than the angular velocity of the centrate in the separation chamber 13 due to the braking action of the stationary ring 27 and the absence of ribs in the gap 29, similar to ribs 20 in the gap 28. Therefore, the sediment is transported in the gap 29 to its axial zone, enters the gap 32 and rises under pressure through it by the screw sleeve 33 (Fig. 1.3).

В одном варианте выполнения нагнетательного средства (фиг. 1) осадок из винтовой втулки 33 направляется в нагнетательную камеру 34, откуда под действием вращающихся лопастей 36 поступает под давлением через входное отверстие 24 в трубку 23. В другом варианте выполнения нагнетательного средства (фиг. 3) осадок из винтовой втулки 33 направляется к стыку 38 с аналогичной винтовой втулкой 37 с противоположным направлением винта и частично заполняет его, в результате чего осадок сдавливается в зоне их стыка 38 и отверстия 39, через которое аналогично предыдущему варианту поступает под давлением через входное отверстие 24 в трубку 23.In one embodiment of the injection means (Fig. 1), the sediment from the screw sleeve 33 is directed into the injection chamber 34, from where, under the action of the rotating blades 36, it flows under pressure through the inlet 24 into the tube 23. In another embodiment of the injection means (FIG. 3) the sediment from the screw sleeve 33 is directed to the joint 38 with a similar screw sleeve 37 with the opposite direction of the screw and partially fills it, as a result of which the sediment is squeezed in the area of their joint 38 and hole 39, through which, similarly to the previous version, it flows under pressure through the inlet 24 into pipe 23.

При повороте и фиксации в заданной позиции, соответствующей рециркуляции осадка, регулирующего элемента средства 26 осадок направляется через входное отверстие 41 в патрубок 40 и через его выходное отверстие 42 стекает вниз в форме свободной струи под действием силы тяжести в зазоре 43 на верхнюю плоскость кольца 27 и растекается по ней в периферийном направлении. Далее осадок входит в соприкосновение с вращающимися ребрами 20 и под действием центробежной силы отбрасывается ими обратно в периферийную зону камеры отбора 21, где объединяется с исходным потоком осадка и, таким образом, принудительно рециркулирует вокруг неподвижных кольца 27 и кольцевой втулки 30.When turning and fixing in a predetermined position corresponding to the recirculation of the sludge, the regulating element of the means 26, the sludge is directed through the inlet 41 into the pipe 40 and through its outlet 42 flows down in the form of a free stream under the action of gravity in the gap 43 onto the upper plane of the ring 27 and spreads along it in the peripheral direction. Next, the sediment comes into contact with the rotating fins 20 and, under the action of centrifugal force, is thrown back into the peripheral zone of the take-off chamber 21, where it is combined with the initial flow of the sediment and, thus, forcibly recirculates around the stationary ring 27 and the annular sleeve 30.

За счет постоянного пополнения, ограниченного в камере отбора 21 рециркулирующего объема осадка, новыми порциями отсепарированного в камере разделения 13 слоя осадка, транспортирующегося по конической поверхности ротора 10, с максимальной плотностью через отверстия 12, его концентрация в рециркулирующем потоке монотонно возрастает. При превышении концентрации осадка, периодически или непрерывно измеряемой средством 46, заданного порогового значения блок управления 48, отслеживающий его сигнал, направляет управляющий сигнал на вспомогательный привод 47 средства 26, который обеспечивает поворот и фиксацию регулирующего элемента этого средства в заданную позицию, соответствующую выгрузке осадка. Поэтому рециркуляция осадка прекращается и весь рециркулирующий поток осадка перенаправляется по трубке 23 через ее выходное отверстие 25 наружу центрифуги в форме свободной струи влажного осадка с пастообразной консистенцией, аналогично процессу экструзии - продавливания пастообразного продукта через формующее отверстие. В процессе выгрузки осадка его концентрация монотонно уменьшается за счет разбавления жидкой фазой суспензии, поступающей в камеру 21 через переточные отверстия 12, и при снижении концентрации осадка ниже заданного порогового значения блок управления 48 направляет управляющий сигнал на вспомогательный привод 47 средства 26, обеспечивая поворот регулирующего элемента средства 26 в обратном направлении, прекращая выгрузку осадка и возобновляя его рециркуляцию. При выгрузке осадка непрерывный поток фугата незначительно снижается без ухудшения качества его осветления в связи с кратковременным уменьшением концентрации осадка и давления в камере 21.Due to the constant replenishment, limited in the recirculating volume of sediment in the sampling chamber 21, with new portions of the sediment layer separated in the separation chamber 13, transported along the conical surface of the rotor 10, with a maximum density through the holes 12, its concentration in the recirculating flow increases monotonically. When the concentration of the sludge, periodically or continuously measured by means 46, a predetermined threshold value, the control unit 48, which monitors its signal, sends a control signal to the auxiliary drive 47 of the means 26, which rotates and fixes the regulating element of this means to a predetermined position corresponding to the discharge of the sludge. Therefore, the recirculation of the sludge is stopped and the entire recirculating sludge flow is redirected through the tube 23 through its outlet 25 to the outside of the centrifuge in the form of a free stream of wet sludge with a pasty consistency, similar to the extrusion process - forcing the pasty product through the forming hole. In the process of unloading the sludge, its concentration monotonically decreases due to dilution with the liquid phase of the suspension entering the chamber 21 through the overflow holes 12, and when the concentration of the sludge drops below a predetermined threshold value, the control unit 48 sends a control signal to the auxiliary drive 47 of the means 26, ensuring the rotation of the regulating element means 26 in the opposite direction, stopping the discharge of the sludge and resuming its recirculation. When unloading the sludge, the continuous flow of the centrate slightly decreases without deteriorating the quality of its clarification due to a short-term decrease in the concentration of the sludge and the pressure in chamber 21.

При уменьшении упомянутого заданного порогового значения концентрации осадка в предельном случае до нуля выгрузка осадка будет осуществляться чаще и с меньшей концентрацией, в предельном случае с его концентрацией в исходной суспензии, а вывод фугата по трубке 15 может полностью прекратиться в связи с существенным уменьшением давления в камере 21. Этот полезный режим можно использовать для промывки от возможного накопления осадка за счет адгезии на стенках не только всего канала транспортировки осадка, но и на конусной поверхности ротора 10, полным потоком исходной суспензии или специально подаваемого в приемную камеру 2 промывного раствора без разборки центрифуги с выводом промывного раствора по трубке 23 через выходное отверстие 25. При этом патрубок 40 промывается исходной суспензией или промывным раствором путем периодического перенаправления рециркулирующего потока на выгрузку через выходное отверстие 25.When the specified threshold value of the sludge concentration decreases in the limiting case to zero, the sludge will be unloaded more often and with a lower concentration, in the limiting case with its concentration in the initial suspension, and the withdrawal of the centrate through pipe 15 may completely stop due to a significant decrease in the pressure in the chamber 21. This useful mode can be used for flushing from possible accumulation of sediment due to adhesion on the walls not only of the entire sediment transport channel, but also on the conical surface of the rotor 10, with the full flow of the initial suspension or specially supplied to the receiving chamber 2 of the washing solution without disassembling the centrifuge with withdrawing the washing solution through the pipe 23 through the outlet 25. In this case, the branch pipe 40 is washed with the initial suspension or the washing solution by periodically redirecting the recirculating flow to discharge through the outlet 25.

При прекращении подачи исходной суспензии в приемную камеру 2, например, при закрытом входном патрубке 3, и остановки вращения ротора 10 все жидкое содержимое ротора 10 и устройства с каналом вывода осадка стекает под действием силы тяжести вниз в приемную камеру 2, где объединяется с оставшемся в ней объемом исходной суспензии. В результате уровень свободной поверхности образовавшейся жидкой смеси в приемной камере 2 устанавливается выше нижней кромки средства транспортировки суспензии 22. Поэтому при последующем запуске вращения ротора 10, в том числе и без подачи исходной суспензии, первые ее порции, вводимые из приемной камеры 2 в пустой ротор 10, с высокой скоростью смывают в камеру отбора 21 возможные остатки осадка, накопленные на его конической поверхности от предыдущего процесса разделения, освобождая полезный для разделения суспензии объем камеры 13. Проведенные опыты с водной суспензией порошка талька показали, что в режиме динамического равновесия масса осадка, непрерывно транспортирующаяся по конической поверхности ротора в форме концентрированного слоя, не превышает ~ 10% объема камеры разделения 13, частично остается на ней при остановке ротора и практически полностью смывается в камеру отбора 21 при последующем запуске вращения ротора. Этот пусковой режим также является полезным для промывки от возможного накопления осадка на конической поверхности ротора 10.When the supply of the initial suspension to the receiving chamber 2 is stopped, for example, when the inlet nozzle 3 is closed, and the rotation of the rotor 10 stops, all the liquid contents of the rotor 10 and the device with the sludge removal channel flows down under the action of gravity into the receiving chamber 2, where it is combined with the remaining her with the volume of the initial suspension. As a result, the level of the free surface of the resulting liquid mixture in the receiving chamber 2 is set above the lower edge of the suspension transport means 22. Therefore, when the rotor 10 starts rotating again, including without supplying the initial suspension, its first portions introduced from the receiving chamber 2 into the empty rotor 10, they wash away at high speed into the selection chamber 21 possible sediment residues accumulated on its conical surface from the previous separation process, freeing up the volume of the chamber 13 useful for separating the suspension. Continuously transported along the conical surface of the rotor in the form of a concentrated layer, does not exceed ~ 10% of the volume of the separation chamber 13, partially remains on it when the rotor stops and is almost completely washed off into the selection chamber 21 at the next start of the rotor rotation. This starting mode is also useful for flushing out possible accumulation of sediment on the conical surface of the rotor 10.

Из условия равенства давлений в периферийной зоне вращающихся колец осадка в камере отбора 21 в зазоре 29 с радиусами R₅ и R₆ с угловой скоростью ~ω/2 и фугата в камере разделения 13 снизу диска 11 с радиусами R₂ и R₆ с угловой скоростью со с учетом дополнительного давления столба осадка высотой Н в зазоре 32, но без учета действия нагнетательного средства и силы трения осадка о неподвижные стенки канала транспортировки, можно получить соотношение, гарантирующее подъем осадка в зазоре 32 в нагнетательную камеру 34:From the condition of equality of pressures in the peripheral zone of the rotating sediment rings in the selection chamber 21 in the gap 29 with radii R ₅ and R ₆ with an angular velocity of ~ ω / 2 and the centrate in the separation chamber 13 from the bottom of the disk 11 with radii R ₂ and R ₆ with an angular velocity taking into account the additional pressure of the column of sediment with a height H in the gap 32, but without taking into account the action of the injection means and the friction force of the sediment against the stationary walls of the transportation channel, it is possible to obtain a ratio that guarantees the rise of the sediment in the gap 32 into the injection chamber 34:

где ρ_ф, ρ_о - плотности фугата и влажного осадка, кг/м³; ω - угловая скорость вращения ротора 10, рад/с; R₂ - радиус размещения переливного отверстия 16, м; R₅ -внутренний радиус зазора 32, м; R₆ - радиус размещения отверстий 12, м; g≈9.81 м/с²-ускорение свободного падения. Для характерных параметров суспензии и соотношений величин в конструкциях аналогичных центрифуг, например, ρ_о=1,2×10³ кг/м³, ρ_ф=1,0×10³кг/м³, ω=293 рад/с≈2800 об/мин, R₂=0,03 м, R₅=0,02 м, R₆=0,1 м, получаем H/R₆*<122, что существенно больше чем характерные в действительности H/R₆≈1 и гарантирует подъем и вывод осадка по трубке 23 через выходное отверстие 25 под давлением. Для указанных исходных плотностей ρ₀ и ρ_ф, например, для суспензии диспергированного в воде графита с кристаллической плотностью ρ_г=2,23×10³ кг/м³ его объемная доля во влажном осадке α_o(ρ_о-ρ_ф)/(ρ_г-ρ)=0,163, массовая доля β_о=ρ_г×*а/ρ_о=0,302, концентрация γ_о=α_о×ρ_г=β_о×ρ_о=363 кг/м³, а влажность осадка δ_о=1-β_о=0,698. При этом для исходной упомянутой суспензии, например, с концентрацией графита γ_с=9,07 кг/м³ ее плотность ρ_с=ρ_ф+γ_сх(ρ_г-ρ_ф)/ρ_г=1,005×10³ кг/м³, массовая доля графита β_с=γ_с/ρ_с=9,02×10³, а степень сгущения по концентрации γ₀/γ_с≈40 и по массовой доле ρ_о/ρ_с≈34.where ρ _f , ρ _about - density of the centrate and wet sediment, kg / m ³ ; ω - angular speed of rotation of the rotor 10, rad / s; R ₂ - the radius of the location of the overflow hole 16, m; R _{5 is the} inner radius of the gap 32, m; R ₆ - radius of placement of holes 12, m; g≈9.81 m / s ² - free fall acceleration. For the characteristic parameters of the suspension and the ratios of quantities in structures of similar centrifuges, for example, ρ _o = 1.2 × 10 ³ kg / m ³ , ρ _f = 1.0 × 10 ³ kg / m ³ , ω = 293 rad / s≈2800 rpm, R ₂ = 0.03 m, R ₅ = 0.02 m, R ₆ = 0.1 m, we obtain H / R ₆ * <122, which is significantly more than the actual H / R ₆ ≈1 and ensures that the sediment is lifted and discharged through the pipe 23 through the outlet 25 under pressure. For the indicated initial densities ρ ₀ and ρ _f , for example, for a suspension of graphite dispersed in water with a crystal density of ρ _g = 2.23 × 10 ³ kg / m ^3, its volume fraction in the wet sediment α _o (ρ _о -ρ _f ) / (ρ _g -ρ) = 0.163, mass fraction β _о = ρ _g × * a / ρ _о = 0.302, concentration γ _о = α _о × ρ _g = β _о × ρ _о = 363 kg / m ³ , and the moisture content of the sediment δ _o = 1-β _o = 0.698. In this case, for the initial mentioned suspension, for example, with a graphite concentration γ _c = 9.07 kg / m ^3, its density is ρ _c = ρ _f + γ _c x (ρ _g -ρ _f ) / ρ _g = 1.005 × 10 ³ kg / m ³ , the mass fraction of graphite β _c = γ _c / ρ _c = 9.02 × 10 ³ , and the degree of thickening by concentration γ ₀ / γ _s ≈40 and by mass fraction ρ _o / ρ _s ≈34.

С увеличением степени сгущения суспензии возрастает плотность, вязкость и сила трения влажного осадка в канале его транспортировки в обоих режимах - рециркуляции и выгрузки. Для преодоления этой силы трения канал транспортировки осадка снабжен винтовыми втулками 33 и 37, работающими аналогично винтовому насосу и нагнетательной камерой 34, работающей аналогично центробежному насосу, выполняя роль нагнетательного средства, способствующего выводу всего потока влажного осадка с пастообразной консистенцией под большим давлением через выходное отверстие 25, аналогично процессу экструзии.With an increase in the degree of thickening of the suspension, the density, viscosity and frictional force of the wet sludge in the channel of its transportation increase in both modes - recirculation and discharge. To overcome this frictional force, the sludge transport channel is equipped with screw bushings 33 and 37, which work similarly to a screw pump and a pressure chamber 34, which operates similarly to a centrifugal pump, acting as a pumping means that helps to remove the entire flow of wet sludge with a pasty consistency under high pressure through the outlet 25 , similar to the extrusion process.

Выполнение внутрироторного участка в форме кольца 27, закрепленного без зазора на кольцевой втулке 30, размещенной в кольцевом отверстии 19 крышки 18, с зазором 31 с ней и зазором 32 с валом 9 формирует канал транспортировки осадка с подвижной и неподвижной стенками, что предотвращает его закупорку осадком и повышает надежность его рециркуляции и выгрузки, в том числе и при большей чем у прототипа степени сгущения суспензии.The implementation of the intra-rotor section in the form of a ring 27, fixed without a gap on an annular bushing 30, placed in the annular hole 19 of the cover 18, with a gap 31 with it and a gap 32 with a shaft 9 forms a channel for transporting sludge with movable and stationary walls, which prevents its clogging by sediment and increases the reliability of its recirculation and unloading, including when the degree of thickening of the suspension is greater than that of the prototype.

Размещение патрубка 40 в отверстии 44 фланца 8 и его выходного торца с отверстием 42 в зоне кольцевого отверстия 31 крышки 18 обеспечивает минимальный объем рециркулирующего через камеру отбора 21 потока осадка, который кроме того не нагружает дополнительно камеру разделения 13, что увеличивает производительность центрифуги и степень сгущения суспензии.The placement of the branch pipe 40 in the hole 44 of the flange 8 and its outlet end with the hole 42 in the area of the annular hole 31 of the cover 18 provides a minimum volume of the sludge flow recirculating through the collection chamber 21, which, in addition, does not additionally load the separation chamber 13, which increases the productivity of the centrifuge and the degree of thickening suspension.

Выполнение средства 26 в форме трехходового крана упрощает процедуру перенаправления всего потока влажного осадка, в том числе и при использовании только двух крайних положений при повороте его регулирующего элемента.The implementation of the means 26 in the form of a three-way valve simplifies the procedure for redirecting the entire flow of wet sludge, including when using only two extreme positions when turning its regulating element.

Закрепление кольцевой втулки 30 в подшипниковой опоре 6 в форме резьбового соединения 45 упрощает сборку - разборку центрифуги и повышает надежность ее эксплуатации.Fastening the annular sleeve 30 in the bearing support 6 in the form of a threaded connection 45 simplifies assembly and disassembly of the centrifuge and increases the reliability of its operation.

Оснащение центрифуги датчиком 46 для измерения концентрации осадка в трубке 23 на участке между подшипниковой опорой 6 и средством 26, которое снабжено вспомогательным приводом 47, и связанным с ними блоком управления 48, обеспечивает автоматическую выгрузку осадка с концентрацией, большей заданного порогового значения, независимо от возможного изменения концентрации в исходной суспензии, что устраняет необходимость ее контроля и упрощает эксплуатацию центрифуги.Equipping the centrifuge with a sensor 46 for measuring the concentration of sediment in the tube 23 in the area between the bearing support 6 and the means 26, which is equipped with an auxiliary drive 47, and the associated control unit 48, provides automatic discharge of the sediment with a concentration greater than a predetermined threshold value, regardless of the possible changes in the concentration in the initial suspension, which eliminates the need for its control and simplifies the operation of the centrifuge.

Таким образом, заявленное техническое решение - центрифуга для разделения суспензии по сравнению с прототипом обеспечивает достижение нового технического результата, заключающегося в увеличении производительности центрифуги, концентрации выгружаемого осадка и надежности его выгрузки, а также в обеспечении автоматизации выгрузки осадка с концентрацией, большей заданного порогового значения, 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 - a centrifuge for separating a suspension in comparison with the prototype provides a new technical result, which consists in increasing the productivity of the centrifuge, the concentration of the discharged sludge and the reliability of its unloading, as well as in ensuring the automation of unloading the sludge with a concentration greater than a predetermined threshold value, the set of features of which is unknown from the present state of the art, has novelty in comparison with the selected prototype, is technically feasible and industrially applicable, which corresponds to the criteria characterizing a utility model.

Claims

1. Centrifuge for slurry separation, including a housing with a slurry receiving chamber and a centrifuge collector with inlet and outlet nozzles, respectively, a bearing support with a flange and a shaft drive installed vertically in a bearing support, with a tapered rotor rigidly fixed to it, a separating disc with overflow holes forming a separation chamber with the rotor with a separation nozzle and a centrate removal device with an overflow edge and an opening, a cover with a concentric shaft opening, forming a sludge collection chamber with a disk, a suspension transport device fixed in the lower part of the rotor and located in the suspension receiving chamber , a device fixed in a bearing support with a sludge discharge channel, including an intra-rotor section located in the sludge collection chamber, and an extra-rotor section communicating with it with a sludge discharge tube and a means for regulating its amount with a regulating element, a sludge recirculation pipe, characterized by the fact that the intra-rotor section is made in the form of a ring, installed with a gap with a cover on which radial ribs are fixed, and with a gap with a disk that forms the intra-rotor volume of the sludge removal channel, the extra-rotor section, fixed in a bearing support, is made in the form of an annular sleeve, on which a ring is fixed without a gap, placed in the hole of the cover, with a gap with it and with a gap with a shaft that forms the extra-rotor volume of the sludge outlet channel, equipped with a sludge transport device installed in it and communicating with the sludge outlet tube, the sludge recirculation pipe is in communication with the outlet tube sediment through the means for regulating the amount of sediment and with a chamber for collecting sediment through the end with the outlet of this branch pipe located above the cover outside the annular sleeve with gaps with them, and the radius of this end is greater than the radius of the annular sleeve and less than the radius of the cover hole, which is less than the radius of the overflow edges of the hole ode of the centrate, and the device with a sludge discharge channel is equipped with a sensor for measuring the concentration of sludge, a drive for a regulating element of a means for regulating the amount of sludge and a control unit connected to them.

2. A centrifuge for separating a suspension according to claim 1, characterized in that the means for regulating the amount of sediment is made in the form of a valve, for example, a three-way ball valve, the regulating element of which is pivotable, for example, between its two boundary positions, to communicate one input holes with one of two outlets.

3. A centrifuge for separating a suspension according to claim 1, characterized in that the sensor for measuring the sediment concentration is installed outside the centrifuge on the section of the sediment outlet tube between the bearing support and the means for regulating the amount of sediment and is made in the form of a non-contact, for example, a radioisotope or ultrasonic density meter, and the drive of the regulating element, for example, an electric drive is fixed on the means for regulating the amount of sludge, and the switching of the forward and reverse directions of rotation of the drive of the regulating element is initiated by the control unit, which compares, for example, continuously or periodically, the signal received from the sensor with a predetermined threshold value.

4. A centrifuge for separating a suspension according to claim 1, characterized in that the sludge recirculation branch pipe is fixed without a gap in the hole of the bearing support flange, and the annular sleeve is fastened in the bearing support, for example, in the form of a threaded connection, the direction of the thread of which corresponds to its twisting until the thread stops when turning in the direction of rotation of the rotor.

5. A centrifuge for separating a suspension according to claim 1, characterized in that the means for transporting the sediment is made in the form of a screw sleeve fixed on a shaft with a gap with an annular sleeve and equipped with an external thread or a screw, the direction of which corresponds to transporting the sediment in this gap from the selection chamber sludge upward into the annular pressure chamber with an outlet communicating with the sludge outlet tube, in which a bushing with radial blades fixed on the shaft is located, and the axes of the outlet of the pressure chamber and the sludge outlet tube are located tangentially to its inner wall.

6. A centrifuge for separating a suspension according to claim 1, characterized in that the means for transporting the sediment is made in the form of two screw bushings fixed on a shaft with a gap with an annular sleeve and equipped with an external thread or a screw of the opposite direction, the lower of which corresponds to the transport of the sediment in this the gap from the sludge collection chamber upwards into the bearing support hole located in the junction area of these bushings and communicating with the sludge removal tube.