RU2158188C2

RU2158188C2 - Centrifugal separator for separation of fluid media with fractions of different densities

Info

Publication number: RU2158188C2
Application number: RU98105599/13A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Жуков; В.П. Белов; А.В. Гутынин
Original assignee: Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: centrifugal separation of fluid media of different densities; dairy and meat industries; manufacture of biovitamin preparations; and other industries. SUBSTANCE: centrifugal separator includes casing and drum mounted on shaft. Drum has base and cover which form slime space over periphery; slime space is divided into two circular zones over perimeter of drum by means of partition. Insert holder with insert stack, nozzles for discharge of separated heavy fractions and unit for removal of light fraction are arranged inside drum. Inner hole of circular disk secured to partition forms clearance together with inert stack; amount of this clearance is equal to 0.1-0.5 of minimum distance between stack and partition in radius. EFFECT: possibility of obtaining thickened heavy fraction at preset productivity and fluactuations in concentration of fractions. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области центробежного разделения разноплотных фракций текучих сред и может быть использовано в мясных и молочных производствах для сепарирования молочной сыворотки и крови, крахмалопаточной промышленности, в производстве биовитаминных концентратов, в химической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of centrifugal separation of different-density fractions of fluids and can be used in meat and dairy industries for the separation of whey and blood, starch industry, in the production of bio-vitamin concentrates, in chemical and other industries.

Известен центробежный сепаратор для разделения разноплотных фракций текучих сред, включающий барабан с размещенным соосно внутри него пакетом сепарирующих вставок, при этом барабан имеет шламовое пространство с двумя уровнями периферийной выгрузки сгущенных тяжелых фракций, каждый из которых расположен в отдельном биконическом тороиде шламового пространства (В.И. Соколов Центрифугирование, М.: Химия, 1978, с. 253, рис. 6-7). A centrifugal separator for separating different-density fractions of fluids is known, including a drum with a package of separating inserts placed coaxially inside it, and the drum has a sludge space with two levels of peripheral discharge of condensed heavy fractions, each of which is located in a separate biconical toroid of sludge space (V.I. Sokolov Centrifugation, Moscow: Chemistry, 1978, p. 253, Fig. 6-7).

Недостатком сепаратора является необходимость существенного увеличения диаметрального размера барабана для создания достаточных объемов биконических тороидов шламового пространства с целью предотвращения перетекания сгущенных тяжелых фракций от одного уровня периферийной выгрузки к другому. The disadvantage of the separator is the need to significantly increase the diametrical size of the drum to create sufficient volumes of biconical toroids of sludge space in order to prevent the flow of condensed heavy fractions from one level of peripheral discharge to another.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центробежный сепаратор для текучих сред с разноплотными фракциями, включающий кожух, установленный на валу барабана, состоящий из основания и крышки, образующий на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана перегородкой на две кольцевых зоны, размещенный в барабане вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных фракций тяжелой фазы и средство для отвода легкой фракции. The closest technical solution to the proposed one is a centrifugal separator for fluids with different density fractions, including a casing mounted on the drum shaft, consisting of a base and a cover, forming a slurry space on the periphery, divided along the perimeter of the drum by a partition into two annular zones, an insert holder with a package of inserts, nozzles for unloading the separated fractions of the heavy phase and a means for removing the light fraction.

Перегородка занимает в барабане существенный объем, значительно уменьшает шламовое пространство и делит его на две неизменяемые кольцевые зоны. Это ограничивает применение сепаратора и его настраивание на необходимую производительность при колебаниях концентрации фаз в исходной центрифугируемой среде, а также не предотвращает перетекание сгущенных тяжелых фракций из одной кольцевой зоны в другую. The partition occupies a significant volume in the drum, significantly reduces the sludge space and divides it into two unchanged annular zones. This limits the use of the separator and its tuning to the required performance with fluctuations in the concentration of phases in the initial centrifuged medium, and also does not prevent the condensed heavy fractions from flowing from one ring zone to another.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения сгущенных тяжелых фракций с заданными свойствами и обеспечении работы сепаратора с заданной производительностью при колебании концентраций фракций в исходной центрифугируемой среде путем регулирования проходных сечений шламового пространства, через которые происходит поступление сгущенных тяжелых фракций. The technical result of the invention lies in the possibility of obtaining condensed heavy fractions with desired properties and ensuring the operation of the separator with a given performance when the concentration of fractions in the initial centrifuged medium fluctuates by adjusting the flow cross sections of the slurry space through which thickened heavy fractions arrive.

Это достигается тем, что в предложенном центробежном сепараторе, включающем кожух, установленный на валу барабан, состоящий из основания и крышки, образующих на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана на две кольцевые зоны, размещенный в барабане вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных тяжелых фракций и средство для отвода легкой фракции, к перегородке прикреплен кольцевой диск, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор, размер которого по радиусу составляет 0,1-0,5 наименьшего расстояния от пакета до перегородки. This is achieved by the fact that in the proposed centrifugal separator, including a casing, a drum mounted on the shaft, consisting of a base and a cover forming a slurry space at the periphery, divided along the perimeter of the drum into two annular zones, an insert holder with a package of inserts, nozzles for unloading, located in the drum separated heavy fractions and a means for removing the light fraction, an annular disk is attached to the septum, the inner opening of which forms a gap with a package of inserts, the radius of which is 0.1- 0.5 the smallest distance from the package to the partition.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез центробежного сепаратора. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a longitudinal section of a centrifugal separator.

Центробежный сепаратор включает кожух 1, установленный на валу 2, барабан, состоящий из основания 3 и крышки 4, образующих на периферии шламовое пространство, которое разделено по периметру барабана перегородкой 5 на две кольцевые зоны 6 и 7. В барабане размещен вставкодержатель 8 с пакетом вставок 9. Барабан имеет сопла 10 и 11 для выгрузки разделенных фракций тяжелой фазы и средство для отвода легкой фракции. К перегородке 5 прикреплен кольцевой диск 12, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор А. Размер зазора составляет по радиусу 0,1-0,5 наименьшего расстояния В от пакета вставок до перегородки. Средство для отвода легкой фракции выполнено в виде камеры 13, в которой размещен неподвижный напорный диск 14. The centrifugal separator includes a casing 1 mounted on the shaft 2, a drum consisting of a base 3 and a cover 4, forming a slurry space at the periphery, which is divided along the perimeter of the drum by a partition 5 into two annular zones 6 and 7. An insert holder 8 with a package of inserts is placed in the drum 9. The drum has nozzles 10 and 11 for unloading the separated fractions of the heavy phase and a means for draining the light fraction. An annular disk 12 is attached to the partition 5, the inner hole of which forms a gap A with the package of inserts. The size of the gap is 0.1–0.5 times the smallest distance B from the package of inserts to the partition. The means for removing the light fraction is made in the form of a chamber 13, in which a stationary pressure disk 14 is placed.

Периферийная часть шламового пространства кольцевых зон 6 и 7 может иметь различную конфигурацию, в том числе биконическую, тороидальную, пирамидную или конусообразную с вершинами, обращенными к периферийной части барабана, и другие формы. The peripheral part of the slurry space of the annular zones 6 and 7 may have various configurations, including biconical, toroidal, pyramidal or conical with vertices facing the peripheral part of the drum, and other shapes.

Величиной угла α между образующей поверхности диска 12 и радиусом барабана регулируются размеры сечения двух кольцевых зон 6 и 7 шламового пространства. The value of the angle α between the generatrix of the surface of the disk 12 and the radius of the drum controls the cross-sectional dimensions of the two annular zones 6 and 7 of the slurry space.

Сепаратор работает следующим образом. Поток центрифугируемой среды в виде взвеси разноплотных фаз суспензии, эмульсии или газовой смеси поступает в барабан, проходит под тарелкодержателем 8 с пакетом вставок 5, приобретая угловую скорость вращения барабана, огибает пакет и движется вдоль него тонким "чулковым" слоем, постепенно затекая в зазоры между вставками. Варьирование угла α конусности диска 12 изменяет соотношение проходных сечений объемов шламового пространства кольцевых зон 6 и 7, куда стекаются сгущаемые тяжелые фракции. Грубая тяжелая фракция, обладая большими инерционными силами, интенсивно осаждается в шламовом пространстве нижней кольцевой зоны 7. Более тонкая фракция, увлекаемая потоком, в основном осаждается в шламовом пространстве верхней кольцевой зоны 6. The separator works as follows. The flow of a centrifuged medium in the form of a suspension of different-density phases of a suspension, emulsion or gas mixture enters the drum, passes under the plate holder 8 with a package of inserts 5, acquiring the angular velocity of rotation of the drum, envelops the package and moves along it with a thin “stocking” layer, gradually flowing into the gaps between inserts. Varying the angle α of the taper of the disk 12 changes the ratio of the passage sections of the volumes of the slurry space of the annular zones 6 and 7, where thickened heavy fractions flow. The coarse heavy fraction, having large inertial forces, is intensively deposited in the sludge space of the lower annular zone 7. The finer fraction, entrained by the flow, is mainly deposited in the sludge space of the upper annular zone 6.

Фракция, выделенная из потока, в пакете вставок 9 является наиболее тонкой. Она вытекает из пакета в виде струй, капель или агломератов частиц сгущенной тяжелой фракции и увлекается в нижней части пакета восходящим вдоль него интенсивным потоком центрифугируемой среды, лишь частично осаждаясь в кольцевой зоне 7. Основная ее часть осаждается в кольцевой зоне 6 вследствие ослабления здесь восходящего потока центрифугируемой среды. Легкая фракция движется к оси вращения пакета, поступает в камеру 13 и отводится напорным диском 14. При этом ее кинетическая энергия вращения преобразуется в кинетическую энергию напора отводимого потока. Грубая тяжелая фракция отводится из кольцевой зоны 7 через сопла 11, тонкая тяжелая фракция отводится из кольцевой зоны 6 через сопла 10. The fraction extracted from the stream in the package of inserts 9 is the thinnest. It flows from the packet in the form of streams, drops or agglomerates of condensed heavy fraction particles and is carried away in the lower part of the packet by an intense flow of centrifuged medium ascending along it, only partially precipitating in the annular zone 7. Its main part is deposited in the annular zone 6 due to the weakening of the upward flow centrifuged medium. The light fraction moves to the axis of rotation of the packet, enters the chamber 13 and is discharged by the pressure disk 14. At the same time, its kinetic energy of rotation is converted into the kinetic energy of the pressure head of the diverted stream. The coarse heavy fraction is discharged from the annular zone 7 through the nozzle 11, the thin heavy fraction is discharged from the annular zone 6 through the nozzle 10.

Центробежный сепаратор может быть использован для разделения разноплотных фракций текучих сред различного вида, например жидкостей в виде суспензий или эмульсий со взвесью твердых частиц. Оно также может быть использовано для разделения газовых взвесей. A centrifugal separator can be used to separate different-density fractions of various types of fluid, for example, liquids in the form of suspensions or emulsions with a suspension of solid particles. It can also be used to separate gas suspensions.

В предложенном сепараторе повышение эффективности сепарирования обусловливается получением тяжелых фракций с более точными характеристиками их свойств, обусловленными размерами частиц, или плотностью фракций, или степенью сгущения, а также возможностью простого регулирования этих характеристик. При этом не требуется увеличивать диаметр барабана устройства, так как вставка представляет собой тонкий диск, который не занимает существенного объема шламового пространства и позволяет простой его заменой регулировать наклон поверхности для предотвращения зависания в барабане тяжелой фракции малоподвижного осадка, а также соотношение объемов кольцевых зон шламового пространства на разных уровнях выгрузки и величину сечений, через которые происходит поступление туда сгущаемых тяжелых фракций. In the proposed separator, an increase in the separation efficiency is determined by the production of heavy fractions with more accurate characteristics of their properties, due to particle sizes, or the density of the fractions, or the degree of thickening, as well as the ability to easily control these characteristics. It is not necessary to increase the diameter of the drum of the device, since the insert is a thin disk that does not occupy a significant amount of slurry space and allows its simple adjustment to adjust the surface inclination to prevent the heavy fraction of inactive sediment from hanging in the drum, as well as the ratio of the volumes of the annular zones of the slurry space at different levels of discharge and the size of the cross sections through which thickened heavy fractions enter there.

Claims

A centrifugal separator for separating fluids with different density fractions, including a casing, a drum mounted on the shaft, consisting of a base and a cover, forming a slurry space on the periphery, divided by a partition along the perimeter of the drum into two annular zones, an insert holder with a package of inserts placed in the drum, nozzles for unloading of the separated heavy fractions and means for removing the light fraction, characterized in that an annular disk is attached to the partition, the inner opening of which forms an insert a clearance whose size is the radius is 0.1 - 0.5 least distance from package to a partition.