RU2279318C1

RU2279318C1 - Centrifugal apparatus

Info

Publication number: RU2279318C1
Application number: RU2004132650/12A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Светлов (RU); Сергей Алексеевич Светлов; Ольга Рафаиловна Светлова (RU); Ольга Рафаиловна Светлова; Николай Михайлович Киселев (RU); Николай Михайлович Киселев
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-07-10
Also published as: RU2004132650A

Abstract

FIELD: chemical industry; oil processing industry; food industry; pharmaceutical industry; other industries; centrifugal devices for separation of heterogeneous mediums.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the centrifugal devices for separation of heterogeneous mediums and may be used in chemical industry, oil processing industry, food industry, pharmaceutical industry and other industries. The centrifugal apparatus contains: the body, the blade wheel mounted on the shaft in the body and consisting of the profile disks and blades, the fitting pipes for the source suspension feeding in and withdrawal of the thickened suspension, the bush mounted on the shaft, the cylindrical rotor mounted with the clearance in respect to the body. The bush has the holes made in its lateral surface and linking the cavity between the shaft and the bush with the channels made in the hub of the blade wheel and the chamber for withdrawal of the centrifugal effluent, and the cylindrical rotor is fixed on the lower disk of the blade wheel and overlaps the located below bush. The given design of the centrifugal apparatus allows to raise reliability of its operation, to improve the quality of separation of the suspension with a great ratio of the dimensions of the particles, considerably to reduce probability of origination of emergency situations.

EFFECT: the invention ensures improvement of reliability of the centrifugal apparatus operation and the quality of separation of the suspension with the great ratio of the sizes of the particles, to reduce probability of origination of emergency situations.

3 cl, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центробежным аппаратам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.The technical solution relates to devices for separating inhomogeneous liquid media under the action of centrifugal forces, in particular to centrifugal devices, and can be used in chemical, oil refining, food, pharmaceutical and other industries.

Известна центрифуга [1], содержащая неподвижный корпус и расположенный в нем на приводном валу пакет конических тарелок с турбинной мешалкой. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: сложность изготовления, сборки и балансировки вращающихся элементов центрифуги; значительная металлоемкость и повышенный расход потребляемой энергии; низкая производительность и высокая концентрация твердой фазы в фугате.A known centrifuge [1], containing a stationary housing and located in it on the drive shaft, a package of conical plates with a turbine mixer. The disadvantages of this device include the following: the complexity of the manufacture, assembly and balancing of the rotating elements of the centrifuge; significant metal consumption and increased consumption of energy; low productivity and high concentration of solid phase in the centrate.

Известен центробежный аппарат для разделения суспензий [2], содержащий корпус, укрепленное на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков, образующих камеру для входа суспензии и камеру для отвода осветленной фракции, патрубок для подачи суспензии и патрубок для выгрузки осадка. Вал аппарата выполнен полым и имеет центральное сливное отверстие и ряд отверстий в стенке, связывающих полость вала с камерой для отвода осветленной фракции, при этом камера для входа суспензии расположена над камерой для отвода осветленной фракции.Known centrifugal apparatus for separating suspensions [2], containing a housing mounted on the shaft of the impeller, consisting of profiled disks forming a chamber for entering the suspension and a chamber for removing the clarified fraction, a pipe for supplying a suspension and a pipe for unloading sediment. The apparatus shaft is hollow and has a central drain hole and a series of holes in the wall connecting the shaft cavity to the chamber for removing the clarified fraction, while the chamber for entering the suspension is located above the chamber for removing the clarified fraction.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центробежный аппарат для разделения суспензий [3], содержащий корпус, установленное в нем на валу лопастное колесо, состоящее из профилированных дисков и лопастей, патрубки для ввода исходной суспензии и вывода сгущенной суспензии, а также установленную на валу с возможностью осевого перемещения втулку. Кроме этого устройство включает цилиндрический ротор (турбинку), установленный с зазором относительно корпуса.The closest technical solution to the proposed one is a centrifugal apparatus for separating suspensions [3], comprising a housing, a blade wheel mounted on it on the shaft, consisting of profiled disks and blades, nozzles for introducing the initial suspension and withdrawing the thickened suspension, and also mounted on the shaft with the possibility of axial movement of the sleeve. In addition, the device includes a cylindrical rotor (impeller) installed with a gap relative to the housing.

Недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса разделения суспензий, так как весь поток поступающей суспензии проходит через лопастное колесо и разделяется в нем, что неизбежно приведет к взмучиванию высокодисперсной твердой фазы, движущейся к периферийной щели, вследствие малого пути осаждения. Кроме того, турбинка, установленная на нижней части лопастного колеса, не обеспечивает направленного движения сгущенной суспензии вдоль стенок корпуса аппарата. Эксплуатация данных аппаратов требует создания равномерного расхода исходной суспензии и небольшого изменения размера частиц твердой фазы. В противном случае может наступить неустойчивый режим разделения и возможен такой вариант, когда сгущенная суспензия начинает двигаться не к периферийной щели, а в камеру для отвода осветленной фракции.A disadvantage of the known devices is the low efficiency of the process of separation of suspensions, since the entire flow of the incoming suspension passes through the impeller and is divided in it, which will inevitably lead to the agitation of a finely dispersed solid phase moving to the peripheral gap, due to the small deposition path. In addition, the turbine mounted on the bottom of the impeller does not provide directional movement of the thickened suspension along the walls of the apparatus. The operation of these devices requires the creation of a uniform flow rate of the initial suspension and a small change in the particle size of the solid phase. Otherwise, an unstable separation mode may occur and such an option is possible when the condensed suspension begins to move not to the peripheral gap, but into the chamber for removal of the clarified fraction.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы аппарата, улучшить качество разделения суспензий, обеспечить непрерывность процесса разделения суспензий с большим соотношением размеров частиц, значительно уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций.The proposed technical solution allows to increase the reliability of the apparatus, improve the quality of the separation of suspensions, ensure the continuity of the process of separation of suspensions with a large ratio of particle sizes, significantly reduce the likelihood of accidents.

Это достигается тем, что предлагаемый центробежный аппарат, содержащий корпус с технологическими патрубками и установленным в нем на валу лопастным колесом, снабжен втулкой, которая имеет в боковой поверхности отверстия, связывающие полость между валом и втулкой с каналами, выполненными в ступице лопастного колеса, и камерой для отвода фугата, а цилиндрический ротор укреплен на нижнем диске лопастного колеса и перекрывает расположенную ниже втулку. На наружной цилиндрической поверхности ротора расположены продольные лопатки. Между валом и втулкой установлена винтовая вставка с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов.This is achieved by the fact that the proposed centrifugal apparatus, comprising a housing with technological nozzles and a blade wheel mounted on it on the shaft, is equipped with a sleeve that has holes in the side surface connecting the cavity between the shaft and the sleeve with channels made in the hub of the blade wheel and the camera for removal of the centrate, and the cylindrical rotor is mounted on the lower disk of the impeller and overlaps the sleeve located below. On the outer cylindrical surface of the rotor are longitudinal blades. A screw insert is installed between the shaft and the sleeve with an angle of elevation of the helix (5-30) degrees.

Использование в центробежном аппарате втулки с отверстиями, установленной с зазором относительно вала и соединенной с каналами в ступице лопастного колеса, обеспечивает вывод очищенной жидкости из центральной части корпуса аппарата из под нижнего диска лопастного колеса, где влияние вихревых потоков минимально. С помощью цилиндрического ротора, укрепленного на нижнем диске лопастного колеса, поддерживаются высокие окружные скорости потока суспензии в зазоре между ротором и корпусом, что способствует эффективному осаждению высокодисперсной твердой фазы на стенке корпуса аппарата. Продольные лопатки исключают проскальзывание и отставание жидкостного потока относительно наружной поверхности ротора. Винтовая вставка с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов способствует выводу очищенной жидкости из ротора аппарата.The use of a sleeve with holes in the centrifugal apparatus, mounted with a clearance relative to the shaft and connected to the channels in the hub of the impeller, ensures that the cleaned liquid is removed from the central part of the apparatus from under the lower blade of the impeller, where the effect of vortex flows is minimal. Using a cylindrical rotor mounted on the lower disk of the impeller, high peripheral flow rates of the suspension are maintained in the gap between the rotor and the casing, which contributes to the efficient deposition of a finely divided solid phase on the wall of the apparatus casing. Longitudinal blades prevent slipping and lagging of the fluid flow relative to the outer surface of the rotor. A screw insert with an angle of elevation of the helix (5-30) degrees facilitates the removal of purified liquid from the rotor of the apparatus.

На чертеже представлен центробежный аппарат, вертикальный разрез.The drawing shows a centrifugal apparatus, a vertical section.

Аппарат состоит из корпуса 1 с патрубком 2 вывода сгущенной суспензии в нижней части. В верхней части корпуса на крышке 3 в подшипниковой опоре 4, содержащей подшипники 5, установлен вал 6, на котором укреплена с зазором втулка 7 с помощью гайки 8. На втулке 7 укреплено лопастное колесо 9, состоящее из профилированных дисков, соответственно верхнего 10 и нижнего 11, и лопастей 12. Лопастное колесо 9 образует камеру ввода исходной суспензии. В стенках втулки в нижней ее части и в верхней имеются отверстия 13 и 14 для отвода фугата. В ступице лопастного колеса выполнены радиальные каналы 15, совпадающие с отверстиями 13 во втулке 7 и соединяющие полость 16 между ней и валом с камерой 17 отвода фугата. На нижнем диске 11 лопастного колеса укреплен цилиндрический ротор 18 с лопатками 19. Между валом 6 и втулкой 7 установлена винтовая вставка 20 с углом подъема винтовой линии (5-30) градусов. В крышке 3 аппарата размещена загрузочная камера 21 с патрубком 22 для подачи исходной суспензии и приемник 23 фугата с патрубком 24. Вращение на вал аппарата передается от электродвигателя 25 посредством клиноременной передачи.The apparatus consists of a housing 1 with a pipe 2 output thickened suspension in the lower part. In the upper part of the housing on the cover 3 in the bearing support 4 containing the bearings 5, a shaft 6 is mounted, on which the sleeve 7 is fixed with a clearance with the nut 8. On the sleeve 7, the impeller 9, consisting of shaped discs, respectively, of the upper 10 and lower 11, and the blades 12. The impeller 9 forms a feed chamber for the initial suspension. In the walls of the sleeve in its lower part and in the upper there are holes 13 and 14 for the removal of the centrate. Radial channels 15 are made in the hub of the impeller wheel, coinciding with the holes 13 in the sleeve 7 and connecting the cavity 16 between it and the shaft with the chamber 17 of the centrifugal outlet. A cylindrical rotor 18 with blades 19 is mounted on the lower disk 11 of the impeller. A screw insert 20 is installed between the shaft 6 and the sleeve 7 with a helix angle of elevation (5-30) degrees. In the cover 3 of the apparatus there is a loading chamber 21 with a nozzle 22 for supplying the initial suspension and a centrifugal receiver 23 with a nozzle 24. The rotation to the apparatus shaft is transmitted from the electric motor 25 by means of a V-belt transmission.

Центробежный аппарат работает следующим образом.Centrifugal apparatus operates as follows.

Подлежащая разделению среда через входной патрубок 19 поступает в загрузочную камеру 18 и далее в лопастное колесо 9, где за счет действия центробежной силы суспензия отбрасывается к стенке корпуса аппарата и происходит ее разделение в зазоре между корпусом 1 и ротором 18. Сгущенная суспензия движется вдоль стенки корпуса к патрубку 2, а очищенная жидкость огибает ротор и через каналы 15 в ступице центробежного колеса и отверстия 13 во втулке 7 поступает в полость 16 и, поднимаясь вверх по внутренней поверхности втулки 7 и винтовой поверхности вставки 20, через отверстия 14 во втулке переливается в приемник 23 фугата и через патрубок 24 выводится из аппарата. Количество и размеры каналов 15 определяются исходя из доли отводимого фугата и обеспечения требуемой скорости движения жидкости в камере отвода фугата. Для уменьшения содержания высокодисперсной твердой фазы в фугате на нижнем диске лопастного колеса укреплен ротор 18, обеспечивающий высокие центробежные ускорения в потоке суспензии, движущейся в зазоре между корпусом и ротором, и выполняющий роль дополнительной поверхности осаждения. Длина ротора выбирается исходя из скорости и времени осаждения твердой фазы в зазоре между ним и корпусом аппарата. Сгущенная суспензия отводится из корпуса 1 через патрубок 2 на дальнейшую переработку.The medium to be separated through the inlet pipe 19 enters the loading chamber 18 and then into the impeller 9, where, due to the action of centrifugal force, the suspension is discarded to the wall of the apparatus body and it is divided in the gap between the housing 1 and the rotor 18. The thickened suspension moves along the housing wall to the pipe 2, and the cleaned liquid bends around the rotor and through the channels 15 in the hub of the centrifugal wheel and the hole 13 in the sleeve 7 enters the cavity 16 and, rising up the inner surface of the sleeve 7 and the screw surface avki 20, through the holes 14 in the sleeve is poured into the receiver 23 of the centrate and through the pipe 24 is removed from the apparatus. The number and size of channels 15 are determined based on the fraction of the discharged centrate and ensuring the required fluid velocity in the centrifuge outlet chamber. To reduce the content of the finely dispersed solid phase in the centrate, a rotor 18 is mounted on the lower disk of the impeller wheel, providing high centrifugal accelerations in the flow of the suspension moving in the gap between the housing and the rotor, and acting as an additional deposition surface. The rotor length is selected based on the speed and time of deposition of the solid phase in the gap between it and the apparatus body. The thickened suspension is discharged from the housing 1 through the pipe 2 for further processing.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить непрерывность процесса разделения жидких сред с большим интервалом дисперсного состава твердой фазы и расхода суспензии; повысить надежность работы аппарата и качество разделения суспензии за счет подачи исходной суспензии в зону максимальных центробежных ускорений и уменьшения содержания твердой фазы в фугате в 1,5 раза; уменьшить дисперсность твердой фазы в очищенной жидкой среде.Using the proposed technical solution allows to ensure the continuity of the process of separation of liquid media with a large interval of the dispersed composition of the solid phase and the flow rate of the suspension; to increase the reliability of the apparatus and the quality of the separation of the suspension by feeding the initial suspension into the zone of maximum centrifugal accelerations and reducing the solids content in the centrate by 1.5 times; reduce the dispersion of the solid phase in the purified liquid medium.

Источники информацииInformation sources

1. Авт. свид. СССР №347088, В 04 В 5/12, 1963.1. Auth. testimonial. USSR No. 347088, B 04 B 5/12, 1963.

2. Авт. свид. СССР №528120, В 04 В 5/12, 1976.2. Auth. testimonial. USSR No. 528120, B 04 B 5/12, 1976.

3. Авт. свид. СССР №1007741, В 04 В 5/12, 1983 - прототип.3. Auth. testimonial. USSR No. 1007741, 04 V 5/12, 1983 - prototype.

Claims

1. A centrifugal apparatus for separating heterogeneous media, comprising a housing, a blade wheel mounted on it on the shaft, consisting of profiled disks and blades, nozzles for introducing the initial suspension and withdrawing the thickened suspension, a sleeve mounted on the shaft, and a cylindrical rotor mounted with a gap relative to the housing, characterized in that the sleeve has holes in the side surface connecting the cavity between the shaft and the sleeve with channels made in the hub of the impeller and the chamber for removing the centrate, and the cylinders esky rotor blade wheel is mounted on the bottom disk and covers positioned below the sleeve.

2. The centrifugal apparatus according to claim 1, characterized in that longitudinal blades are located on the outer cylindrical surface of the rotor.

3. The centrifugal apparatus according to claim 1, characterized in that a screw insert is installed between the shaft and the sleeve with a helix elevation angle of 5-30 °.