RU2250804C2

RU2250804C2 - Filtering centrifuge

Info

Publication number: RU2250804C2
Application number: RU2003123869/12A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Голованчиков (RU); А.Б. Голованчиков; А.Б. Дулькин (RU); А.Б. Дулькин; Н.А. Дулькина (RU); Н.А. Дулькина; Л.В. Федотова (RU); Л.В. Федотова; Л.С. Шустова (RU); Л.С. Шустова
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-04-27
Also published as: RU2003123869A

Abstract

FIELD: filtering devices.

SUBSTANCE: the invention is pertinent to the field of filtering devices, in particular to the filtering centrifuge, which contains: a body, a located in it perforated rotor, a drive for rotation of the rotor, a connecting pipe of feeding and a connecting pipe of a liquid phase discharge, a device for regeneration made in the form of a roller and having an oval shape placed in a clearance between the body and the lateral surface of the rotor and fixed axis-symmetrically on a shaft mounted in parallel to the lateral surface of the rotor and supplied with a separate drive. The roller is made in the form of a helical surface developed on its length by 90° forming between the surface of the roller and the lateral surface of the rotor a variable clearance. The given filtering centrifuge has increased productivity.

EFFECT: the invention ensures an increased productivity of the filtering centrifuge.

3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки тонкодисперсных жидкостей при фильтровании в центробежном поле и может найти применение в химической, нефтехимической, горнодобывающей, машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке промышленных стоков и стоков коммунальных служб.The proposed technical solution relates to devices for the purification of finely dispersed liquids during filtration in a centrifugal field and can be used in chemical, petrochemical, mining, machine-building, metallurgical and other industries, as well as in the treatment of industrial and municipal wastewater.

В известных конструкциях промышленных фильтрующих центрифуг, состоящих из перфорированного ротора с закрепленным на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, скребка, диска, шнека, поршня, струны и т.п. с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом (Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976. - с.312-350).In known constructions of industrial filtering centrifuges, consisting of a perforated rotor with filter material fixed on its side surface, continuous cutting of the sediment with a knife, scraper, disk, screw, piston, string, etc. is provided. with subsequent transportation of sediment by mechanical means or compressed air (Sokolov V.I. Centrifugation. - M.: Chemistry, 1976. - p. 312-350).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной центробежной силой, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления и необходимости остановки центрифуги для регенерации пор фильтровального материала.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a decrease in productivity, since particles of a finely dispersed phase compacted by centrifugal force are rubbed into the pores of the filter material by mechanical cutting of the sediment, which leads to an increase in hydraulic resistance and the need to stop the centrifuge to regenerate the pores of the filter material.

Известна конструкция центрифуги для обезвоживания навоза, содержащая корпус, расположенный в нем конусообразный перфорированный ротор, вибратор с приводом, патрубки подачи навоза и слива жидкой фазы и средство для регенерации в виде крыльчатки, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, установленном коаксиально валу ротора, при этом крыльчатка связана с приводом вибратора (Авт. св. СССР №1395376, кл. В 04 В 3/06, 1988).A known design of a centrifuge for manure dehydration, comprising a housing, a cone-shaped perforated rotor located therein, a vibrator with a drive, nozzles for supplying manure and draining the liquid phase and regeneration means in the form of an impeller placed in the gap between the housing and the side surface of the rotor and mounted on the shaft, mounted coaxially to the rotor shaft, while the impeller is connected to the vibrator drive (Aut. St. USSR No. 1395376, class. 04 V 3/06, 1988).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности во времени из-за недостаточной регенерирующей способности крыльчатки удалять частицы тонкодисперсной фазы с боковой перфорированной поверхности ротора, а также сложность конструкции и эксплуатации, связанная с работой вибратора и его привода.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include a decrease in productivity over time due to the insufficient regenerative ability of the impeller to remove particles of the finely dispersed phase from the side perforated surface of the rotor, as well as the complexity of the design and operation associated with the operation of the vibrator and its drive.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, и размещенное в зазоре между боковой поверхностью ротора и связанное с отдельным приводом (Патент РФ №2116139, МКИ В 04 В 3/00, 15/06, 1998).The closest technical solution for the totality of features of the claimed object and adopted for the prototype is a filtering centrifuge containing a housing, a perforated rotor located therein, a rotor rotation drive, suspension supply and discharge pipes for the liquid phase and a means for regeneration made in the form of a roller having the form oval, and placed in the gap between the side surface of the rotor and associated with a separate drive (RF Patent No. 2116139, MKI 04 04 3/00, 15/06, 1998).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности из-за недостаточной регенерирующей способности средства для регенерации, выполненного в виде валика, имеющего форму овала, так как для предотвращения поломки ротора центрифуги необходимо увеличивать зазор между поверхностью ротора и овала валика.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a decrease in productivity due to the insufficient regenerative ability of the regeneration means made in the form of an oval-shaped roller, since to prevent breakage of the centrifuge rotor, it is necessary to increase the gap between the rotor surface and the oval of the roller.

Задачей предлагаемого технического решения является непрерывная локальная регенерация пор фильтровальной боковой поверхности ротора с использованием эффекта гидроклина при минимальном зазоре между поверхностью ротора и овала валика.The objective of the proposed technical solution is continuous local regeneration of the pores of the filter side surface of the rotor using the effect of hydrocline with a minimum gap between the surface of the rotor and the oval of the roller.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение производительности фильтрующей центрифуги при разделении тонкодисперсных суспензий.The technical result of the proposed design is to increase the performance of the filtering centrifuge during the separation of fine suspensions.

Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующей центрифуге, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор.The technical result achieved is achieved in that in a filtering centrifuge containing a housing, a perforated rotor located therein, a rotor rotation drive, slurry supply and liquid phase discharge nozzles, and regeneration means made in the form of an oval-shaped roller placed in the gap between the housing and the side surface of the rotor and mounted axisymmetrically on a shaft mounted parallel to the side surface of the rotor and connected with a separate drive, the roller is made in the form of a screw surface, deployed of its length by 90 °, forming between the roller surface and the side surface of the rotor a variable gap.

Выполнение валика в виде винтовой поверхности позволяет в любой момент времени при его вращении за счет эффекта гидроклина достигать максимальной величины давления в зазоре между валиком и поверхностью ротора только в одной точке в зоне наименьшего зазора, где овал валика наиболее близко при вращении приближается к поверхности ротора.The implementation of the roller in the form of a helical surface allows at any time during its rotation due to the hydrocline effect to achieve the maximum pressure in the gap between the roller and the rotor surface at only one point in the zone of the smallest gap, where the oval of the roller closes to the rotor surface most closely during rotation.

Разворот винтовой поверхности по длине овала валика на 90° позволяет за один оборот валика создать в разное время этого оборота на всей длине ротора точки с максимальным давлением гидроклина. Таким образом, с одной стороны, за счет уменьшения зазора между овалом валика и поверхностью ротора можно создать максимальное точечное давление, с другой стороны, этому максимальному давлению за счет разворота овала валика на 90° подвергается одновременно не вся боковая поверхность ротора центрифуги, а одна ее точка, что уменьшает возможность поломки или деформации ротора.The rotation of the helical surface along the length of the oval of the roller by 90 ° allows for one revolution of the roller to create at different times this revolution along the entire length of the rotor of the point with the maximum pressure of the hydrocline. Thus, on the one hand, by reducing the gap between the oval of the roller and the surface of the rotor, you can create maximum point pressure, on the other hand, this maximum pressure due to the rotation of the oval of the roller by 90 ° is not simultaneously subjected to the entire side surface of the centrifuge rotor, but one point, which reduces the possibility of breakage or deformation of the rotor.

На фиг.1 представлен общий вид конструкции фильтрующей центрифуги, на фиг.2 - общий вид валика овальной формы, выполненный в виде винтовой поверхности, развернутой по длине валика на 90°, на фиг.3 - вид сбоку на валик.Figure 1 shows a General view of the design of the filtering centrifuge, Figure 2 is a General view of the oval-shaped roller, made in the form of a helical surface, deployed along the length of the roller 90 °, Figure 3 is a side view of the roller.

Фильтрующая центрифуга содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, привод вращения ротора 3, патрубки 4 и 5 подачи исходной суспензии и слива жидкой фазы, средство для регенерации боковой поверхности ротора 2 в виде валика 6, установленного на валу 7, параллельно боковой поверхности ротора 2. Валик 6 с валом 7 установлены осесимметрично и размещены в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и корпусом 1. Вал 7 связан с отдельным приводом вращения 8. Боковая поверхность валика 6 выполнена в виде овала, образующего винтовую поверхность, которая развернута по длине валика 6 на 90° (фиг.3).The filtering centrifuge contains a housing 1, a perforated rotor 2 located therein, a rotor 3 rotation drive, nozzles 4 and 5 for supplying the initial suspension and draining the liquid phase, means for regenerating the side surface of the rotor 2 in the form of a roller 6 mounted on the shaft 7, parallel to the side surface rotor 2. The roller 6 with the shaft 7 is mounted axisymmetrically and placed in the gap between the side surface of the rotor 2 and the housing 1. The shaft 7 is connected to a separate rotation drive 8. The lateral surface of the roller 6 is made in the form of an oval forming a helical surface ited that is deployed along the length of the roller 6 by 90 ° (Figure 3).

Фильтрующая центифуга работает следующим образом.Filter centifuge works as follows.

Приводы 3 и 8 приводят во вращение ротор 2 и вал 7 с валиком 6. По патрубку 4 подается исходная суспензия, которая под действием центробежного поля равномерно распределяется внутри ротора 2 по его боковой перфорированной поверхности.Drives 3 and 8 rotate the rotor 2 and the shaft 7 with the roller 6. An initial suspension is supplied through the pipe 4, which, under the action of a centrifugal field, is evenly distributed inside the rotor 2 along its lateral perforated surface.

Под действием центробежного давления жидкая фаза фильтруется через перфорированную поверхность ротора 2, а частицы осадка накапливаются на его внутренней поверхности, при этом мелкие частицы вдавливаются в поры перфорации и заклинивают их. Однако в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и валика 6 за счет эффекта гидроклина создается противодавление, которое выбивает мелкие частицы, застрявшие в порах внутри ротора 2, одновременно разрушая слой осадка.Under the action of centrifugal pressure, the liquid phase is filtered through the perforated surface of the rotor 2, and sediment particles accumulate on its inner surface, while small particles are pressed into the pores of the perforation and wedge them. However, in the gap between the side surface of the rotor 2 and the roller 6, due to the effect of the hydrocline, a backpressure is created, which knocks out small particles stuck in the pores inside the rotor 2, while destroying the sediment layer.

Так как овал валика 6 выполнен в виде винтовой поверхности, то при вращении вала 7 только одна точка винтовой поверхности образует минимальный зазор с поверхностью ротора 2. В этой точке создается наибольшее давление за счет гидроклина и идет наилучшая регенерация поверхности ротора 2. Так как винтовая поверхность валика 6 развернута по его длине на 90°, то за один оборот валика 6 точки максимального давления пересекут всю длину ротора 2 и проведут регенерацию его перфорированной поверхности от частиц дисперсной фазы.Since the oval of the roller 6 is made in the form of a helical surface, when the shaft 7 is rotated, only one point of the helical surface forms a minimum clearance with the surface of the rotor 2. At this point, the greatest pressure is created due to the hydrocline and the best regeneration of the surface of the rotor 2 occurs. Since the helical surface roller 6 is rotated along its length by 90 °, then in one revolution of the roller 6, the points of maximum pressure cross the entire length of the rotor 2 and regenerate its perforated surface from particles of the dispersed phase.

Применение предлагаемой конструкции центрифуги позволяет за счет создания точечных максимальных давлений за счет гидроклина более полно удалить частицы дисперсной фазы из отверстий перфорированного ротора 2, максимально приблизить вал 7 к ротору 2, создавая минимальный зазор между поверхностью овала валика 6 и боковой перфорированной поверхностью ротора 2, не беспокоясь при этом о возможной поломке или деформации последнего, так как максимальные давления развиваются не одновременно по всей длине ротора 2, а перемещаются вдоль нее во времени, пробегая всю длину вала 7 и ротора 2 при их вращении.The application of the proposed centrifuge design allows, by creating point maximum pressures due to the hydrocline, to more fully remove the particles of the dispersed phase from the holes of the perforated rotor 2, to bring the shaft 7 to the rotor 2 as close as possible, creating a minimum clearance between the oval surface of the roller 6 and the lateral perforated surface of the rotor 2, not while worrying about a possible breakdown or deformation of the latter, since maximum pressures do not develop simultaneously along the entire length of rotor 2, but move along it in time me, running the entire length of the shaft 7 and the rotor 2 during their rotation.

Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующей центрифуги позволяет одновременно вести процессы фильтрования и регенерации, что увеличивает производительность. Уменьшаются затраты времени на остановку и очистку пор боковой фильтрующей поверхности ротора 2. Высокие локальные противодавления, образующиеся в зазоре между овальной поверхностью валика 6 и ротором 2, достигающие 20-30 ат, позволяют успешно регенерировать поры боковой поверхности ротора 2 от мелких частиц дисперсной фазы.Thus, the proposed design of a filtering centrifuge allows you to simultaneously conduct filtering and regeneration processes, which increases productivity. The time required to stop and clean the pores of the side filter surface of the rotor 2 is reduced. High local backpressures formed in the gap between the oval surface of the roller 6 and the rotor 2, reaching 20-30 atm, make it possible to successfully regenerate the pores of the side surface of the rotor 2 from small particles of the dispersed phase.

Claims

A filtering centrifuge comprising a housing, a perforated rotor located therein, a rotor rotation drive, slurry supply and liquid discharge nozzles, and regeneration means made in the form of an oval-shaped roller placed in the gap between the housing and the rotor side surface and fixed axisymmetrically to a shaft mounted parallel to the side surface of the rotor and connected to a separate drive, characterized in that the roller is made in the form of a helical surface, rotated 90 ° along its length, forming between ited roller and the side surface of the rotor a variable gap.