RU2060778C1 - Centrifugal extractor - Google Patents
Centrifugal extractor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060778C1 RU2060778C1 RU94012711A RU94012711A RU2060778C1 RU 2060778 C1 RU2060778 C1 RU 2060778C1 RU 94012711 A RU94012711 A RU 94012711A RU 94012711 A RU94012711 A RU 94012711A RU 2060778 C1 RU2060778 C1 RU 2060778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- disk
- extractor
- rotor
- radius
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической аппаратуре жидкостной экстракции, в особенности к центробежным экстракторам с непрерывным выводом осадка, предназначенным для работы с растворами, содержащими твердые примеси, и может быть использовано в гидрометаллургической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также для осветления-сгущения суспензий. The invention relates to chemical equipment for liquid extraction, in particular to centrifugal extractors with continuous sedimentation, designed to work with solutions containing solid impurities, and can be used in hydrometallurgical, pharmaceutical, food and other industries, as well as for clarification-thickening of suspensions .
Известен центробежный экстрактор с непрерывным выводом осадка через сопло [1] Экстрактор включает корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал, конический ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками и крышкой с переливными отверстиями, соплом, и гидрозатвор. Выделившийся в роторе осадок транспортируется по конусной поверхности к соплу и вместе с частью потока тяжелой фазы выводится из ротора в камеру сбора. A known centrifugal extractor with a continuous output of sediment through a nozzle [1] The extractor includes a housing with a mixing chamber and phase collection chambers, a drive, a support, a shaft, a conical rotor with a separation chamber, a conveying device, tubes and a cover with overflow openings, a nozzle, and a water seal. The precipitate released in the rotor is transported along the conical surface to the nozzle and, together with part of the heavy phase stream, is discharged from the rotor into the collection chamber.
Недостатком экстрактора является возможность закупорки сопла осадком, связанная с малым сечением сопла, необходимым для поддержания приосевого вывода легкой фазы и остального потока тяжелой фазы. The disadvantage of the extractor is the possibility of blockage of the nozzle by sediment, associated with the small cross section of the nozzle necessary to maintain the axial output of the light phase and the rest of the heavy phase stream.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центробежный экстрактор [2] который взят за прототип. Экстрактор включает корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал, конический ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием, крышкой с переливным отверстием, и гидрозатвор, образованный закрепленной на опоре обечайкой, расположенной между крышкой и разделительным диском. Выделившийся в роторе осадок под действием центробежной силы транспортируется по конусной поверхности в зону гидрозатвора к торцу обечайки, где за счет турбулентного завихрения потока взмучивается, переходит во взвешенное состояние и транспортируется далее в потоке тяжелой фазы на выход из ротора и экстрактора. The closest technical solution to the proposed is a centrifugal extractor [2] which is taken as a prototype. The extractor includes a housing with a mixing chamber and phase collection chambers, a drive, a support, a shaft, a conical rotor with a separation chamber, a conveying device, tubes with an overflow hole, a separation disk with a transfer hole, a cover with an overflow hole, and a water seal formed by a casing fixed to the support located between the cover and the separation disk. Under the action of centrifugal force, the precipitate released in the rotor is transported along the conical surface to the hydraulic lock zone to the end of the shell, where, due to turbulent turbulence of the flow, it winds up, becomes suspended and is transported further in the heavy phase stream to the exit of the rotor and extractor.
Недостатком экстрактора является малая производительность, связанная с малым объемом камеры разделения, что обусловлено уменьшением средней угловой скорости тяжелой фазы в гидрозатворе примерно в два раза по сравнению с угловой скоростью ротора за счет тормозящего действия неподвижной обечайки. Кроме того, к недостаткам экстрактора относятся повышенная мощность, потребляемая на перемешивание обечайкой тяжелой фазы с осадком в гидрозатворе, и малый срок эксплуатации экстрактора из-за абразивного износа обечайки более твердым осадком. Упомянутый износ приводит к уменьшению радиуса, на котором расположен торец обечайки, и после того, как он станет меньше радиуса, на котором расположено переточное отверстие разделительного диска, это отверстие забивается осадком, что нарушает работу экстрактора. The disadvantage of the extractor is the low productivity associated with the small volume of the separation chamber, which is due to a decrease in the average angular velocity of the heavy phase in the hydraulic lock by about half compared with the angular velocity of the rotor due to the braking action of the stationary shell. In addition, the drawbacks of the extractor include the increased power consumed by the shell of the heavy phase with the sediment in the hydraulic seal, and the short life of the extractor due to abrasive wear of the shell of a harder sediment. Mentioned wear leads to a decrease in the radius on which the end face of the shell is located, and after it becomes smaller than the radius on which the overflow hole of the separation disk is located, this hole becomes clogged with sediment, which disrupts the operation of the extractor.
Цель изобретения увеличение производительности и срока эксплуатации и уменьшение потребляемой мощности экстрактора. The purpose of the invention is the increase in productivity and service life and reduction of power consumption of the extractor.
Для этого в предлагаемом центробежном экстракторе, включающем корпус со смесительной камерой и камерами сбора фаз, привод, опору, вал, конический ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками с переливным отверстием, разделительным диском с переточным отверстием, крышкой с переливным отверстием, и гидрозатвор, образованный закрепленной на опоре обечайкой, расположенной между крышкой и разделительным диском, ротор в зоне гидрозатвора снабжен радиальными ребрами, закрепленными на разделительном диске и крышке и расположенными с обеих сторон обечайки с зазорами с ней, а обечайка выполнена в форме секторной части диска или пластины, причем ширина ребер и зазоров удовлетворяет соотношению
> 0,5• 1 - - 1, где Н, h- ширина ребер и зазоров, м;
ρл, ρт плотность легкой и тяжелой фаз, кг/м3;
rл, rт, rг радиусы расположения переливных отверстий трубок и крышки и переточного отверстия разделительного диска, м.To do this, in the proposed centrifugal extractor, comprising a housing with a mixing chamber and phase collection chambers, a drive, a support, a shaft, a conical rotor with a separation chamber, a conveying device, tubes with an overflow hole, a separation disk with a overflow hole, a cover with an overflow hole, and a water seal formed by a casing fixed on a support located between the cover and the separation disk, the rotor in the area of the hydraulic lock is equipped with radial ribs mounted on the separation disk and the cover and races Assumption on both sides of the sleeve with clearances with it, and the shell is formed in the shape of a sector of a disc or plate, the width of the ribs and the clearance satisfies the relation
> 0.5 • 1 - - 1, where H, h is the width of the ribs and gaps, m;
ρ l , ρ t the density of light and heavy phases, kg / m 3 ;
r l , r t , r g the radii of the location of the overflow holes of the tubes and the cover and the overflow hole of the separation disk, m
Кроме этого, обечайка снабжена закрепленным в ее периферийной части наконечником, расположенным на радиусе, большем радиуса расположения переточного отверстия разделительного диска, и выполненным из материала большей твердости, чем материал осадка, например корунда (Al2O3минералокерамики).In addition, the shell is equipped with a tip fixed in its peripheral part, located at a radius greater than the radius of the transfer hole of the spacer disc, and made of a material of greater hardness than the material of the sediment, for example corundum (Al 2 O 3 mineral ceramics).
Установка радиальных ребер в гидрозатворе на вращающихся крышке и разделительном диске, ширина которых удовлетворяет приведенному соотношению, и выполнение обечайки указанной формы с заостренными гранями увеличивает среднюю угловую скорость тяжелой фазы в гидрозатворе, что приводит к уменьшению радиуса перелива легкой фазы (rл) и увеличивает объем камеры разделения и, следовательно, производительность экстрактора. Выполнение обечайки указанной формы кроме того уменьшает мощность, потребляемую на перемешивание тяжелой фазы с осадком в гидрозатворе. Закрепление в периферийной части обечайки наконечника, расположенного на указанном радиусе и выполненного из указанного материала, уменьшает абразивный износ обечайки, что увеличивает срок эксплуатации экстрактора.The installation of radial ribs in the hydraulic lock on the rotating cover and the separation disk, the width of which satisfies the given ratio, and the shell of the specified shape with pointed edges increases the average angular velocity of the heavy phase in the hydraulic lock, which leads to a decrease in the radius of the overflow of the light phase (r l ) and increases the volume separation chambers and therefore the performance of the extractor. The execution of the shell of the specified form also reduces the power consumed for mixing the heavy phase with sediment in the hydraulic seal. Fixing in the peripheral part of the shell of the tip located on the specified radius and made of the specified material, reduces abrasive wear of the shell, which increases the life of the extractor.
На фиг. 1 изображен центробежный экстрактор; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 периферийная часть ротора. In FIG. 1 shows a centrifugal extractor; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 peripheral part of the rotor.
Экстрактор состоит из корпуса 1 со смесительной камерой 2, камерами сбора тяжелой 3 и легкой 4 фаз, входными 5 и выходными 6 патрубками, подшипниковой опорой 7, приводом 8 с муфтой 9. В опоре 7 закреплен вращающийся вал 10 с коническим ротором 11, мешалкой 12, транспортирующим устройством 13, камерой разделения 14 с лопастями крестовины 15, трубками 16 с переливным отверстием 17, расположенным на радиусе rл, разделительным диском 18, жестко закрепленным на валу 10, с сегментными переточными отверстиями 19, расположенными на радиусе rг, крышкой 20 с осевым переливным отверстием 21 радиуса rт. Крышка 20 образует с разделительным диском 18 кольцевой зазор гидрозатвора 22, в котором расположена закрепленная на опоре 7 обечайка 23, выполненная в форме секторной части диска или пластины с заостренными гранями, в периферийной зоне которой закреплен наконечник 24, например, из корундовой пластинки, расположенной на радиусе ro > rг. В гидрозатворе 22 на разделительном диске 18 и крышке 20 закреплены радиальные ребра 25 шириною Н, расположенные с обеих сторон обечайки 23 с зазором 26 шириной h с ней.The extractor consists of a housing 1 with a
Экстрактор работает следующим образом. The extractor works as follows.
Исходные растворы по входным патрубкам 5 подают в смесительную камеру 2, где они перемешиваются мешалкой 12 для повышения эффективности массопередачи целевого компонента и образовавшаяся эмульсия подается транспортирующим устройством 13 в ротор 11. Под действием центробежной силы эмульсия в камере разделения 14 между лопастями крестовины 15 расслаивается на составные фазы, контактирующие по цилиндрической границе раздела фаз с радиусом, меньшим rг. Легкая фаза через переливное отверстие 17 по трубке 16 выводится из ротора 11 в камеру 4 сбора легкой фазы и далее по патрубку 6 наружу экстрактора. Тяжелая фаза через переточное отверстие 19 поступает в периферийную зону гидрозатвора 22, откуда транспортируется в его приосевую зону к переливному отверстию 21 и выводится из ротора 11 в камеру 3 сбора тяжелой фазы и далее по патрубку 6 наружу экстрактора. Осадок под действием центробежной силы транспортируется по конусной стенке ротора 11 через переточное отверстие 19 в периферийную зону гидрозатвора 22 к торцу обечайки 23, где за счет турбулентного завихрения потока взмучивается, переходит во взвешенное состояние и транспортируется далее вместе с потоком тяжелой фазы через переливное отверстие 21 наружу ротора 11 и экстрактора.The initial solutions at the
Для обеспечения нормальной работы экстрактора необходимо, чтобы давление тяжелой фазы в гидрозатворе 22 было больше максимального давления легкой фазы в камере разделения 14, что отвечает соотношению ρт · ω
ωг, ωр угловая скорость тяжелой фазы в гидрозатворе 22 и легкой фазы в камере разделения 14 (угловая скорость ротора 11), рад/с;
rг, rт, rл радиусы расположения отверстий переточного 19 и переливных 21 и 17, м.To ensure the normal operation of the extractor, it is necessary that the pressure of the heavy phase in the
ω g , ω r the angular velocity of the heavy phase in the
r g , r t , r l radii of the location of the holes of the
Для обечайки 23 в виде секторной части диска с центральным углом близким к 2π. (сплошной диск) оценку величины ωг можно получить при следующих допущениях: в кольцевом объеме шириной Н между ребрами 25 по обе стороны обечайки 23 угловая скорость тяжелой фазы и ротора 11 равны между собой, а в кольцевом объеме шириной h зазора 26 между ребрами 25 и обечайкой 23 по обе ее стороны средняя угловая скорость тяжелой фазы в два раза меньше угловой скорости ротора 11. В этих условиях средняя по объему гидрозатвора 22 угловая скорость тяжелой фазы составит
ωг ωр (Н + 0,5h)/(H + h), (2) где Н, h ширина ребра 25 и зазора 26, м.For the
ω g ω p (H + 0.5h) / (H + h), (2) where H, h are the width of the
Корректность полученных формул (1) и (2) и их соответствие друг другу подтверждены экспериментально. Например, в опыте с одной тяжелой фазой при rт 30 мм, rг 86 мм, Н 6 мм, h 0,4 мм, выполнении обечайки 23 в виде сплошного диска и количестве ребер 25 по 8 штук с каждой стороны этого диска оказалось rл 34 мм (радиус свободной поверхности тяжелой фазы в камере разделения 14) и ωг/ωр 0,98 из соотношения (1), что соответствует ωг/ωр 0,97 из соотношения (2). Подставляя величину ωг из формулы (2) в (1) можно получить соотношение:
> 0,5• 1 - - 1, (3) выполнение которого гарантирует нормальную работу экстрактора. При выполнении обечайки 23 в форме секторной части диска или пластины с заостренными гранями полученное соотношение (3) будет тем более выполняться, т.е. rл будет еще меньше при прочих равных условиях, так как в зоне гидрозатвора 22, где отсутствует изъятая часть диска, угловая скорость тяжелой фазы будет больше, чем в зоне, где оставшаяся часть диска или пластина присутствует. Абсолютные величины Н и h с одной стороны обечайки 23 могут отличаться от аналогичных величин с другой ее стороны, однако, их отношение должно удовлетворять соотношению (3). При этом очевидно, что длина ребер 25 должна простираться в радиальном направлении не короче, чем между радиусами rт и rг.The correctness of the obtained formulas (1) and (2) and their correspondence to each other are confirmed experimentally. For example, in the experiment with one heavy phase at r t 30 mm, r g 86 mm,
> 0.5 • 1 - - 1, (3) the implementation of which guarantees the normal operation of the extractor. When performing a
Из соотношения (3) следует, что в предлагаемом экстракторе можно обеспечить rл rт, например для ρл/ρт 0,81 при Н/h 4, и даже rл< rт при Н/h > 4, что легко реализуется практически в отличии от прототипа, где при отсутствии ребер 25, например для ρл/ρт 0,81 и rт/rг 0,5 можно получить только rл 1,75 rт (из соотношения (3) при формальном Н ->> 0), что существенно уменьшает объем камеры разделения 14 и, следовательно, производительность экстрактора. Объем жидкости в камере разделения 14 при малом радиальном размере переточного отверстия 19 примерно равен
V • 1 3+ 2, (4) где V объем жидкости в камере разделения 14, м3;
θ- угол наклона образующей конусной поверхности ротора 11 к оси вращения, град.From relation (3) it follows that in the proposed extractor it is possible to provide r l r t , for example, for ρ l / ρ t 0.81 at N /
V • 13 + 2 , (4) where V is the volume of liquid in the
θ is the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the
Расчет по этой формуле показывает, что в предлагаемом экстракторе, например при ρл/ρт 0,81, rт/rг 0,5 и Н/h 4, объем камеры разделения 14 и, следовательно, производительность экстрактора в 12 раз больше, чем в прототипе при прочих равных условиях.The calculation according to this formula shows that in the proposed extractor, for example, with ρ l / ρ t 0.81, r t / r g 0.5 and N /
Экспериментально установлено, что выполнение обечайки 23 в форме секторной части диска или пластины с заостренными гранями уменьшает потребляемую экстрактором мощность, например при ωр 147 рад/с в 1,3 раза, а при ωр 295 рад/с в 2,2 раза по сравнению с аналогичными величинами для обечайки в виде сплошного диска. Это объясняется уменьшением потери мощности на работу против сил вязкости, возникающих во вращающейся тяжелой фазе от тормозящего воздействия неподвижной обечайки 23. Экспериментально установлено также, что закрепление в периферийной части обечайки 23 обычно металлической на радиусе ro > rгнаконечника 24, например в виде пластинки из корунда (Al2O3минералокерамики), уменьшает скорость ее истирания (скорость уменьшения радиуса ro расположения ее торца) более, чем в 10 раз при наличии в тяжелой фазе осадка, например, оксидов кремния, железа, урана. Это приводит к увеличению во столько же раз срока эксплуатации экстрактора.It was established experimentally that the execution of the
Таким образом, предлагаемый экстрактор при непрерывной выгрузке осадка обеспечивает увеличение производительности и срока эксплуатации и уменьшение потребляемой мощности по сравнению с прототипом. Thus, the proposed extractor with continuous unloading of sludge provides an increase in productivity and service life and a decrease in power consumption compared to the prototype.
Claims (2)
где ρл и ρт плотность легкой и тяжелой фаз, кг/м3;
Γл, Γт,Γг радиусы расположения переливных отверстий трубок и крышки и переточного отверстия разделительного диска, м.1. A centrifugal extractor comprising a housing with a mixing chamber and phase collection chambers, a drive, a support, a shaft, a conical rotor with a separation chamber, a conveying device, tubes with an overflow hole, a separation disk with a overflow hole, a cover with an overflow hole, and a hydrozator formed a casing fixed on the support located between the cover and the separation disk, characterized in that the rotor in the area of the hydraulic lock is equipped with radial ribs mounted on the separation disk and the cover and placed women on both sides of the shell and with gaps to it, and the shell is made in the form of a sector part of a disk or plate with pointed edges, and the ratio of the widths of the ribs (H) and the gaps (h) satisfies the relation
where ρ l and ρ t the density of light and heavy phases, kg / m 3 ;
Γ l , Γ t , Γ g the radii of the location of the overflow holes of the tubes and cover and the overflow hole of the separation disk, m
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94012711A RU2060778C1 (en) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | Centrifugal extractor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94012711A RU2060778C1 (en) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | Centrifugal extractor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94012711A RU94012711A (en) | 1995-06-27 |
RU2060778C1 true RU2060778C1 (en) | 1996-05-27 |
Family
ID=20154573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94012711A RU2060778C1 (en) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | Centrifugal extractor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2060778C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460587C2 (en) * | 2010-11-10 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Rotary fluid separator |
-
1994
- 1994-04-11 RU RU94012711A patent/RU2060778C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1423141, кл. B 01D 11/04, 1988. 2. Авторское свидетельство СССР N 1546096, кл. B 01D 11/04, 1990. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460587C2 (en) * | 2010-11-10 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Rotary fluid separator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6412714B1 (en) | Apparatus for mixing, grinding, dispersing or emulsifying | |
US4449862A (en) | Vortex injection method and apparatus | |
WO1996023977A1 (en) | A continuous dynamic mixing system and methods for operating such system | |
RU189423U1 (en) | CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
FI119919B (en) | Multiphase stepwise passive reactor | |
CA2137790A1 (en) | Apparatus and method for centrifugally separating a fluid mixture into its component parts | |
KR890000146B1 (en) | Energy recuperation centrifuge | |
RU2060778C1 (en) | Centrifugal extractor | |
JPS62177292A (en) | Method and apparatus for mixing liquid or gas with pulp | |
US3380673A (en) | Pump apparatus | |
CN112957769B (en) | Anti-emulsification liquid distribution sleeve and anti-emulsification centrifugal extractor | |
CN112516680A (en) | High-efficiency dirt remover | |
KR101949947B1 (en) | Air guide tube and Impeller using the same | |
CN115501646A (en) | Novel high-efficient annular space formula centrifugal extractor | |
KR20190121114A (en) | Powerless mixer and cyclone settling apparatus having the same | |
WO2006116792A1 (en) | Air diffuser system for industrial pumps | |
RU194275U1 (en) | SEALED CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
CN116194674A (en) | Open impeller for a submersible pump configured to pump a liquid containing an abrasive | |
USRE24803E (en) | Apparatus for pumping solids | |
CN214130685U (en) | High-efficiency dirt remover | |
RU175156U1 (en) | CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
RU2116518C1 (en) | Centrifugal pump impeller | |
GB2059816A (en) | Centrifugal separator apparatus | |
WO2003027444A1 (en) | Duplex shear force rotor | |
JP2004290833A (en) | Decanter type centrifugal dehydrator |