RU27302U1 - Центрифуга для разделения радиоактивных суспензий - Google Patents

Description

ЦЕНТРИаШ А рИ Р ШДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ СУСПЕШИЙ 2002112099, .-04ь..иь

Полезная модель относится к оборудованию, рюторое используется для разделения жид :1-1х неоднородных сред на твердою и жидкую фазы и, в частности, для разделения радиоактивных суспензий.

Одн1ш из наиболее динам1тано развивающихся типов разделительного оборудования являются непрерывнодейств /юще центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Для повышения эффективности осветления жидкой фазы эти машины иногда оснашэются пакетом сепарир /ющтх тарелок, который, как и шнек, размещается внутри цилиндроконического ротора.

Центрифуги со шнековой выгрузкой осадка 1шеют, как праврыо, горизонтальное исполнение (см., например, патент ФРГ N .849.547, МПК ВС4В 9/00, 1980 г.) В таких центрифугах ротор и шнек установлены на горизонтально расположенном валу, закрепленном в двух подшипниковьи-с опорах, находяш 1хся по обе стороны от ротора. Центрифуги при относительно небольших (по сравненюэ с гравитационными отстойникаг ш) размерах являются высокопроизводительным и 3||)фективно р отающим разделительным оборудованием. Однако применительно к разделении) радиоактивньк суспензий горизонтальная компоновка центрифуг очень неудобна с точк1-1 зрения обеспечения биологической защиты обслуживаощего персонала и использования средств механизации для монтажа и ремонта машины в заш етных камерах или каньонах. По этой промине центрифуги горизонтального типа не нашли применения для разделения радиоактивных суспензий.

Известна и вертикальная компоновка центрифуг со шнековой выгрузкой осадка. Одной из первьс машин этого типа, защищенной шведск1ш патентом N 401108 ЬЖЖ В04В 1/08, 1978 г., схема которой опубликована также в монограф-ии В.Р1.0о :олова Современные промьшшенные центрифуги, М.-Машгиз, 1961 г., стр.310, является центрифуга А.С.Ноздровского. Она принята заявителем за прототип.

Центрифуга .4.0. Ноздровского состоит из неподвижного корпуса, закрепленньи на валу с подшипниковы ли опора уш ротора и размещенные внутри ротора шнека и пакета сепарир ющ11х тарелок, а из устройств для подачи внутрь ротора разделяемой суспензии и для раздель-ного отвода из центрифуги осветленной жидкости (фугата) и твердой фазы (осадка). FDтор с размещенными в нем шнеком и пакетом тарелок приводится во вращение от привода центрифуги с помош;ью приводного вала.

Ротор представляет собой вертикально установленное полое тело Щ1Л1шдроконической формы, Щ1линдр1таеская часть которого ра1::положена вверху и с торца (от периферии к центру) частично перекрыта, в результате чего образуется переливной порог для отвода О1гветленной жидкости (фугата). В низу конической части ротора выполнены отверстия, через которые осадок выгружается из центрифуги.

Аксиально ротору расположен барабан шнека с навитой на его наружной поверхности спиралевидной сплошной лентой. Спиральная навивка предусмотрена как на цилиндр гнеской, и на конической ч&стях бараб ана. Прхтаем, между внутренней поверхностью ротора и торцами витков шнека имеется гарантированный зазор, благодаря чему ротор и шнек могут безпрепятственно вращаться с различны ш окружными скоростями. Барабан шнека заглушен снизу, между кх)нической и цилиндрической имеет поперечную перегородку, возле которой снизу в стенке барабана выполнены сквозные отверстия для перетока поступающей на разделение суспензии в кольцевое пространство между барабаном шнека и внутренней поверхностью ротора.

В цилиндрической чагти барайана шнека на тарелкодержателе, закрепленном на приводном валу, собран пакет сепарируюших тарелок, установленных с заданными зазорами друг к другу. Зазоры обеспечиваются с помощью закрепленных на наружньи поверхностях тарелок дистанционир:/юш 1х планок.

Работает центрифуга след изщрш образом.

После ее включения и набора ротором и шнеком частот вращения исходная суспензия по питающей трубе подается в приемн то баркана шнека. Далее через отверстия в барабане шнека суспензия поступает в кольцевую полость ротора, где она приобретает скорость, близр:ую к скорости вращения ротора, и устанавливается в роторе кольцевыьл слоем.

Под действием центробежных сил происходит разделение суспензии на жидкою и твердую фазы. Твердая фаза осаждается на внутреннюю поверхность ротора и транспортируется шнеком к выгрузным отверстиям, расположенным в узкой, выгрузной, горловине ротора.

Дишлетр выгрузной горловины ротора меньше диаметра свободной поверхности кольцевого слоя жщкости, определяемого уровнем расположения переливного порога для прохода фугата в верхнем торце ротора. Поэтоь/iy перед выгрузкой из ротора осадок транспортируется в зоне, свободной от жидкости (зоне сушки). В ней происходит частичный отжим влаги из осадка.

Суспензия от места попадания в ротор движется в сторону пакета сепарирующих тарелок. На этом участке (отстойная зона) происходит осаждение на внутреннюю поверхность ротора наиболее крупньп ча::тиц твердой фазы.

После отстойной зоны суспензия поступает с периферии в межтарелочные зазоры пакета тарелок. В них, за счет ламинарного течения жидкости и неболь-ших расстояний между поверхностями тарелок, происходит осаждение наиболее мелк1-1Кча1::тиц твердой фазы на внутренние рюнические поверхности тарелок. Агрегатированные частиЕИ под действием центробежной силы сползают по образующей тарелок к JLX периферии и сбрасываются на стенку ротора, а осветленная жидкость двршется по межтарелочным зазорам и далее через переливной порог выводится из центрифуги.

Итак, из вьшеизложенного описания принципа действия вертикальной непрерывнодейств утощей центрифуги со шнековой выгрузкой осадка следует, что она является высокопроиз;водите.г1ьной машиной, обеспечивающей эффективное разделение суспензий с получением достаточно обезвоженного осадка и фугата с минимальньм содержанием твердой фазы. Но пршленительно к разделен1Щ радиоактивных суспензий общая компоновка этой центрифуги не удовлетворяет требованиям радиационной безопасности при ее обслуживании и ремонте.Так, например, центрифуга не 1-шеет опорной плиты, разделяющей технологическою часть машины-ротор с рад::положенными в нем шнеком и пакетом сепарирующ 1Х тарелок, и приводн л-о- вал с подшипниковыми опора1ми, редуктор и электродвигатель. Приводная часть центрифуги не герметизирована относительно технолог пиеской и, наконец, ротор невозможно извлечь вертикально вверх без предварительной разборки корпуса центрифуги.

Уь азанные недостатш- устранены в предлагаемой вертикальной центрифуге. Технический резу ль-тат заявляемой полезной модели выра; ается в герметизации ее технологической чадзти-корпуса и ротора с радзположенными в нем у злаьли-относит ель но приводной и в пршленении в качестве Himней опоры подшипникового узла с пружинными а юртизаторами, га гящаьли вибрационные и другие нагрузрш, а в качестве верхней-сферуиеской опоры, способной полностью разгрузить приводной вал при его перекоса:. Бее это обеспечивает зашдту обслуживающего персонала от радиационного воздействия, повышает надежность машины и ее ремонтопригодность.

Заявляемая полезная модель содержит корпус, закрепленные на валу с верхней и нижней ПОДШИПНИРЮВЫМИ опораьли щшиндрокоштаеский ротор.

4 УУ ) 95

- s шнек и пакет тарелок, устройства для подвода суспензии и отвода осветленной жидкости и осадка, привод ротора и шнека.

Перечисленные признаки заявляемой центрифуги совпадают с признака1 ш прототипа.

Вьшеуказанные недостатки центрифуги-протот1ша в предлагаемой нами центрифуге для разделения радиоактивных суспензий устраняются вследствие того, что она оснащена опорной защитной плитой, размещенной на уровне нижней подпружиненной подшипниковой опоры, к плите снизу прикреплен корпус, а сверху с помощью фланца закреплен привод, при этом верхняя подшипниковая опора выполнена сферической, а под нижней подшипниковой опорой установлено торцовое уплотнение.

Наличие отличительных признаков в заявляемой полезной модели свидетельствует о соответствии ее критерию новизна.

Полезная модель промышленно применима, т.е. ничто не противоречит технической воспроизводимости и использованию в промышленном производстве, не препятствует устранению усматрр-шаемых заявителем недостатков прототипа и достижению технического результата. Подтверждение тому- представленное ш-зже описание варианта конструкщш центрифуги и способа ее использования.

Заявляемая полезная модель представлена на фиг.1. На фиг.2 представлена выноска А в разрезе по приводно /гу валу с подшипниковыми опорами и торцевым уплотнением. Тон.кгши стрелками на фиг.1 показан путь движения жидкой фазы, а объемными стрелками-передвижение в центрифуге твердой фазы.

Условно заявляемуиэ полезную модель можно представить состоящей из двух крупных частей: технологргаесрюй и приводной, которые разделены и связаны между собой опорной защитной плитой 1. Эта плита, кроме опорной функции, выполняет роль биологргческой защиты, являясь по сути крышкой защр-ттной , в которой размещена технолоп-гческая частъ центрифуги. Толщ-гаа плиты выбирается такой, чтобы она обеспечивала сн1шение радиационного поля (вне ) до допусттюго для обслуживающего персонала уровня и потому заявителем названа помтю опорной еще и защитной.

Технологическая часть заявляемой центрифуги содержит цильшдрргческий корпус 2. жестко прикрепленный к нижней поверхности плиты 1, размещенные в корпусе цилиндрокон1гческий ротор 3 и расположенные в его внутренней полости шнек 4 и пакет сепарирующих тарелок 5. Корпус Е оснащен так;«е устройства для подвода исходной суспензии-патрубок 6,

- 4 отвода осветленной жидкости (шугата)-патрубок 7 и для отвода твердой фазы (осадка)-патрубок 8 в шшней части корпуса 2.

Приводная часть центрифуги, опирающаяся фланцем 9 на верхнюю плоскость плиты 1,. содержит вал 10, закрепленный в двух подшипниковых опорах-верхней 11 и нижней 12. Верхняя опора 11 содержит рюрпус, состоящий из двух , при этом верхняя часть корпуса, в которой установлен опорный подшипник, ршеет возможнось перемещаться относительно его нижней по сферической поверхности. Нижняя подшипниковая опора 12 оснащена пружинными демпферами 13. В состав приводной части входят также торцовое уплотнение 14, расположенное под нижней опорой 12 и обеспечивающее герметизацию технологической центрифуги, планетарный редуктор 15, с помощью которого обеспечивается вращение ротора 3 и шнека 4 с отличными друг от друга скоростями.

Заявляемая полезная модель р с-тает в технологриеском отношении точно также, кар; и центрифуга-прототип, описание работы которой приведено выше. Главное же отличие в работе заявляемой центрифуги обусловлено ее отличной от прототипа компоновкой.

Как видно из фиг.1, ротор 3, шнек 4 и пакет тарелок 5 закреплены на приводном валу 10 консольно, т.е.обе подшипниковые опоры вала находятся по одну сторону от вышеперечисленны вращавзщихся узлов. Такое конструктивное офор1у1ление привода позволяет упростить компоновку центрифуги, сократить занимаемые ею производственные площади и обеспечить герметизащБО технолоп-гческой часзти машины лишь одним торцовьш уплотнением 14.

Но при консольном закреплении на приводном валу вращаюшдхся резко возрастают механические нагрузки на вал в обладгти нижней подшипниковой опоры 12. Эти нагрузк обусловлены неуравновешенностью к;онсольно закрепленных вращающЕШСя мас:с. Кроме того, даже при идеаль-но сбалансированных вращаЮШ№ ся мадгсах при работе центрифуги все равно будет шлеть место неуравновешенность, вызываемая неравномерным распределением осевших на поверхность ротора твердых ча1::тиц. Разница масс осадка приводит к дисбалансу спя, воздействтощ к на вал, и для предотвращения поломки вала и опор влияние -этого дисбаланса быть устранено.

Воздействие нагрузок можно устранить упругим демпфированием НРШней подшипниковой опоры 12 с помош;ью пружинны: демпферов 13, что и заявлено в полезной модели. При этом гасятся также династические вибронагрузк на все опорные элементы: опорную защитную плиту 1 и на перекl l no cj

-a рытие защитной каь/юры, в которой смонтирована технологРГ4еская часть центрифуги.

Но при упруго-демпфированной нижней подшипниковой опоре IS приводной вал 10 в случае жесткого его закрепления в верхней подшипниковой опоре будет испытывать изгибные нагрузки уже в этой опоре. С цель-ю предотвращения воздействия изгибных нагрузок на приводной вал 10 корпус верхней подшипниковой опоры 11 выполнен разъемным. При -этом верхняя, подвижная его , в которой устанавливается подшипник, может перемениться относительно неподвижной, жестко закрепленной части корпуса по сферической поверхности, благодаря чвму может изменяться угол нагона оси вала к вертикали в .любом направлении от О (при отсутствии изгибных нагрузок) до нескольких градусов (при появлении нагрузок).

Итак, вертикальная компонов.ча заявляемой центрифуги и Bbmienepeчисленные отличительные ее признаки обеспечивают реализацию следуюш;рж преимуществ.

1.Вертикальная компоновка и консольное расположение ротора:

-упрощение заилены вьш1едших из строя узлов и повьш1ение ремонтопригодности центрифуги;

-значительное снижение занимаемой центрифугой дорогостоящей (оборудованной в радиационном отношении) производственной пло1щци, а также габаритов и магссы центрифуги;

-облегчение опорожнения ротора при остановках центрифуги, дезактивациях ее технологической части и т.п.

2.Установка центрифуги на защитной плите, а именно ее технологической части под Ш1ИТОЙ, а приводной части-поверх плиты и герметизации зазора на валу с помо1рю торцового уплотнения:

-защиту обслуживающего персонала от радиационного воздействия, источником которого является разделяемая под плитой радиоактивная суспензия, и безопа 2ную замену узлов приводной части.

3 Выполнение верхней подшипниковой опоры сферической, а нижнейупруго-демпфированной (подпружиненной):

-повьш1ение надежности как приводной , так и центрифуги в целом.

- b (

Claims (1)

1. Центрифуга для разделения радиоактивных суспензий, включающая корпус, закрепленные на валу с верхней и нижней подшипниковыми опорами цилиндроконический ротор, шнек и пакет тарелок, устройства для подвода суспензии и отвода осветленной жидкости и осадка, привод ротора и шнека, отличающаяся тем, что она оснащена опорной защитной плитой, размещенной на уровне нижней подпружиненной подшипниковой опоры, к плите снизу прикреплен корпус, а сверху с помощью фланца закреплен привод, при этом верхняя подшипниковая опора выполнена сферической, а под нижней подшипниковой опорой установлено торцовое уплотнение.