RU2348463C2

RU2348463C2 - Centrifuge

Info

Publication number: RU2348463C2
Application number: RU2007115324/12A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Светлов (RU); Сергей Алексеевич Светлов; Ольга Рафаиловна Светлова (RU); Ольга Рафаиловна Светлова; Иван Иванович Жигулин (RU); Иван Иванович Жигулин; Дмитрий Михайлович Ненашев (RU); Дмитрий Михайлович Ненашев
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2009-03-10
Also published as: RU2007115324A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: centrifuge comprises casing with process nozzles, rotor installed in it on shaft and comprising shell and cover, disk with vanes installed inside rotor on shaft and separating rotor internal space into two parts. Besides, disk is connected to tube installed inside shaft and pump for supply of washing fluid, at that disk comprises radial channels, at the outlet of which nozzles are installed.

EFFECT: automation of sediment discharge from centrifuge rotor and higher efficiency of separation of liquid heterogeneous mediums containing brittle hard particles damaged by mechanic action, lower consumption of washing liquid and lower probability of separated mediums ingress into friction units.

2 cl, 3 dwg

Description

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к центрифугам, 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 centrifuges, and can be used in chemical, oil refining, food, pharmaceutical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является центрифуга (RU 2179893 С2, 27.02.2002), содержащая корпус с технологическими патрубками, установленный в корпусе на валу ротор, состоящий из двух обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных обечаек, нижняя из которых расположена с возможностью осевого перемещения для выгрузки осадка, а верхняя имеет отверстия для ввода суспензии, размещенный внутри ротора диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: сложность в обеспечении герметичного соединения обечаек после выгрузки осадка из ротора вследствие попадания твердой фазы в уплотнения между обечайками, что приводит к перекосу обечаек ротора и значительной вибрации центрифуги, длительность процесса удаления осадка, большой расход промывной жидкости.The closest technical solution to the proposed one is a centrifuge (RU 2179893 C2, 02.27.2002), comprising a housing with technological nozzles, a rotor installed in the housing on the shaft, consisting of two conical shells facing one another with large bases, the lower of which is axially positioned displacement for the discharge of sediment, and the upper one has openings for introducing a suspension, a disk with blades placed inside the rotor, dividing the inner space of the rotor into two parts. The disadvantages of this device include the following: the difficulty in ensuring a tight connection of the shells after the sediment is unloaded from the rotor due to the solid phase entering the seals between the shells, which leads to a skew of the rotor shells and significant centrifuge vibration, the duration of the sediment removal process, and a large flow rate of the washing liquid.

Предлагаемое техническое решение позволяет автоматизировать выгрузку осадка из ротора центрифуги и, следовательно, повысить производительность процесса разделения жидких неоднородных сред, содержащих хрупкие твердые частицы, разрушаемые при механическом воздействии, уменьшить расход промывной жидкости и вероятность попадания разделяемых сред в узлы трения.The proposed technical solution allows you to automate the discharge of sediment from the rotor of the centrifuge and, therefore, increase the productivity of the process of separation of liquid inhomogeneous media containing brittle solid particles that are destroyed by mechanical stress, reduce the flow rate of the washing liquid and the likelihood of the shared media getting into the friction units.

Это достигается тем, что предлагаемая центрифуга включает кожух с технологическими патрубками, установленный в нем на валу ротор, состоящий из обечайки и крышки, размещенный внутри ротора на валу диск с лопастями, разделяющий внутреннее пространство ротора на две части согласно изобретению, диск соединен с трубкой, установленной внутри вала, и насосом для подачи промывной жидкости, при этом диск содержит радиальные каналы, на выходе из которых установлены сопла. При этом отверстие сопла расположено под углом к оси радиального канала в диске. Использование в центрифуге диска с трубкой и радиальными каналами, обеспечивающими подачу промывной жидкости в направлении осадка, находящегося в роторе, позволяет создать условия для выгрузки осадка за счет взмучивания частиц осадка потоком жидкости, поступающей под давлением. Сопла, установленные в каналах, дают возможность регулировать давление и скорость струи, а также направление струи жидкости, воздействующей на слой осадка, находящегося на внутренней стенке ротора.This is achieved by the fact that the proposed centrifuge includes a casing with technological nozzles, a rotor installed in it on the shaft, consisting of a shell and a cover, a disk with blades placed inside the rotor on the shaft, dividing the inner space of the rotor into two parts according to the invention, the disk is connected to the tube, installed inside the shaft, and a pump for supplying washing liquid, while the disk contains radial channels at the outlet of which nozzles are installed. In this case, the nozzle opening is located at an angle to the axis of the radial channel in the disk. The use of a disk with a tube and radial channels in the centrifuge, which ensures the supply of washing liquid in the direction of the sediment located in the rotor, allows creating conditions for the discharge of sediment due to agitation of the sediment particles by the flow of liquid supplied under pressure. The nozzles installed in the channels make it possible to control the pressure and speed of the jet, as well as the direction of the jet of liquid acting on the sediment layer located on the inner wall of the rotor.

На фиг.1 представлена центрифуга, разрез вдоль оси; на фиг.2 - сечение отверстия в диске; на фиг.3 - вариант сопла с наклонным отверстием.Figure 1 shows a centrifuge, a section along the axis; figure 2 is a section of a hole in the disk; figure 3 is a variant of the nozzle with an inclined hole.

Центрифуга состоит из кожуха 1 с патрубками 2, 3 и 4 соответственно для ввода исходной суспензии, вывода очищенной жидкости и осадка, размещенный на валу 5 ротор, состоящий из коническо-цилиндрической обечайки 6 и конической крышки 7. Внутри ротора на валу 5 установлен диск 8, соединенный с трубкой 9, проходящей внутри вала. На поверхности диска укреплены лопасти 10. Диск делит внутренний объем ротора на две зоны: зону 11 - подачи суспензии и зону 12 - осаждения твердой фазы, образования слоя осадка и отвода очищенной жидкости. В нижней части обечайки выполнены сливные отверстия 13. Диск 8 с трубкой 9 и ротор зафиксированы на валу 5 гайкой 14. Отверстие 15, расположенное внутри трубки 9, сообщается с радиальными каналами 16 диска 8. Между диском 8 и валом 5 установлено манжетное уплотнение 17. Вал 5 размещен в корпусе центрифуги в подшипниковой опоре 18. Внутри каналов установлены сопла 19, имеющие отверстия 20 для подачи промывной жидкости в зону 12 в направлении внутренней цилиндрической стенки ротора. Отверстия в соплах 19 могут быть выполнены под углом а к оси канала. Привод вала центрифуги и устройство для подачи промывной жидкости в отверстие трубки, расположенной внутри вала, условно не показаны.The centrifuge consists of a casing 1 with nozzles 2, 3 and 4, respectively, for introducing the initial suspension, withdrawing the purified liquid and sediment, a rotor located on the shaft 5, consisting of a conical-cylindrical shell 6 and a conical cover 7. Inside the rotor, a disk 8 is mounted connected to the tube 9 passing inside the shaft. The blades are fixed on the surface of the disk 10. The disk divides the internal volume of the rotor into two zones: zone 11 — the suspension supply and zone 12 — the deposition of the solid phase, the formation of a sediment layer and the removal of purified liquid. In the lower part of the shell there are drain holes 13. A disk 8 with a tube 9 and a rotor are fixed on the shaft 5 by a nut 14. A hole 15 located inside the tube 9 communicates with the radial channels 16 of the disk 8. A lip seal 17 is installed between the disk 8 and the shaft 5. The shaft 5 is placed in the centrifuge housing in the bearing support 18. Inside the channels, nozzles 19 are installed having openings 20 for supplying washing liquid to the zone 12 in the direction of the inner cylindrical wall of the rotor. The holes in the nozzles 19 can be made at an angle a to the axis of the channel. The drive shaft of the centrifuge and the device for supplying washing fluid to the hole of the tube located inside the shaft are not shown conventionally.

Центрифуга работает следующим образом.The centrifuge operates as follows.

Исходная разделяемая среда через входной патрубок 2 поступает на диск 8 ротора и с помощью лопастей 10 приобретает необходимую окружную скорость. Под действием центробежной силы твердая фаза (осадок) направляется к внутренним стенкам ротора в зону осаждения 12, а очищенная от твердой фазы жидкость через сливные отверстия 13 поступает в кожух 1 и выводится из центрифуги через патрубок 3. Сгущенная суспензия (осадок) периодически выгружается из ротора путем уменьшения скорости вращения вала 5 ротора, его остановки и подачи в зону 12 ротора через каналы в диске промывной жидкости. Осадок выводится вместе с промывной жидкостью через патрубок 4. Принцип выгрузки осадка из ротора состоит в следующем. По окончании цикла центрифугирования прекращается подача суспензии в центрифугу. Ротор останавливается и по трубке 9 в радиальные каналы 16 диска и сопла 19 подается промывная жидкость под давлением. Под действием струй жидкости, выходящих из отверстий 20, происходит смыв осадка с внутренней поверхности ротора. Данный эффект обусловлен значительной скоростью струи промывной жидкости относительно стенки ротора. Размытый осадок из ротора вытекает через отверстия 13 вместе с промывной жидкостью. После окончательной выгрузки осадка цикл технологических операций по разделению суспензии повторяется. Перекрывают отверстие трубки 9 и постепенно увеличивают скорость вращения ротора. При достижении ротором требуемой скорости возобновляется подача исходной суспензии в центрифугу.The initial shared medium through the inlet pipe 2 enters the disk 8 of the rotor and with the help of the blades 10 acquires the necessary peripheral speed. Under the action of centrifugal force, the solid phase (sediment) is directed to the inner walls of the rotor in the deposition zone 12, and the liquid purified from the solid phase through the drain holes 13 enters the casing 1 and is removed from the centrifuge through the nozzle 3. The thickened suspension (precipitate) is periodically unloaded from the rotor by reducing the speed of rotation of the shaft 5 of the rotor, stopping it and supplying it to the zone 12 of the rotor through the channels in the washing liquid disk. The precipitate is discharged together with the washing liquid through the nozzle 4. The principle of unloading the sediment from the rotor is as follows. At the end of the centrifugation cycle, the suspension in the centrifuge is stopped. The rotor stops and through the tube 9 in the radial channels 16 of the disk and the nozzle 19 is supplied washing fluid under pressure. Under the action of the jets of liquid leaving the holes 20, the sediment is washed off from the inner surface of the rotor. This effect is due to the significant speed of the washing liquid jet relative to the rotor wall. The washed precipitate from the rotor flows through the openings 13 together with the washing liquid. After the final discharge of the precipitate, the cycle of technological operations for the separation of the suspension is repeated. Cover the hole of the tube 9 and gradually increase the speed of rotation of the rotor. When the rotor reaches the required speed, the feed of the initial suspension to the centrifuge is resumed.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить производительность центрифуги при разделении суспензий, упростить конструкцию ротора центрифуги, обеспечить быстрое удаление осадка и промывку ротора, при этом не нарушается герметичность соединения обечайки с крышкой и балансировка ротора, уменьшить расход промывной жидкости. Работоспособность центрифуги проверена на суспензиях, содержащих частицы продуктов переработки целлюлозы с концентрацией твердой фазы в исходной суспензии до 10%.Using the proposed technical solution allows to increase the centrifuge productivity when separating suspensions, to simplify the centrifuge rotor design, to ensure rapid sediment removal and washing of the rotor, while the tightness of the connection between the shell and the lid and the balancing of the rotor, and to reduce the flow rate of the washing liquid. The centrifuge performance was tested on suspensions containing particles of cellulose processing products with a solids concentration of up to 10% in the initial suspension.

Claims

1. A centrifuge, including a casing with technological nozzles, a rotor installed on the shaft, consisting of a shell and a cover, a disk with blades placed inside the rotor on the shaft, dividing the inner space of the rotor into two parts, characterized in that the disk is connected to a tube installed inside the shaft, and a pump for supplying washing liquid, while the disk contains radial channels at the outlet of which nozzles are installed.

2. The centrifuge according to claim 1, characterized in that the nozzle opening is located at an angle to the axis of the radial channel in the disk.