SU1024003A3 - Центробежный сепаратор - Google Patents

Description

2.сепаратор поп.1, от ли ча ющий с   тем,что высота вихревой камерысостарл ет 10-30%от еедиаметра. 3- Сепаратор по п., о т л и ч а tout и и с   тем,что вихрева  камера 3 перпендикул рно к расположена оси вращени  ротора, а ее впускное отверстие направлено радиально наружу от оси вращени  ротора .

Изобретение относитс  к центробежному сепаратору, предназначенно:му дл  разделени  поступающей смеси компонентов, в частности к центробежному сепаратору дл  разделени  смесей жидкости и твердого вещества по меньшей мере на одну жидкую фрак цию и одну фракцию с высоким содержанием твердых веществ, т.е. твердофазную фракцию. Известны сепараторы, содержащие ротор с вертикальной осью вращени , обычно снабженный р дом конических разделительных тарелок, или ротор с горизонтальной осью вращени , обычно снабженный ш 4еком винтового транспортера, размещенным в роторе и вращающимс  со скоростью, отличающейс  от скорости ротора, что делает возможной транспортировку тв дофазной фракции t собирающейс  на самой удаленной от центра части ротора ) в направлении оси вращени  к отверстию дл  выпуска твердой фаз Известны и другие конструкции сепараторов. Возникают проблемы, св занные с оптимальным выделением твердофазной фракции из смеси жидкости и твердого вещества, с конструкционной и эксплуатационно-экономической точек зрени . Эта операци  осуществл етс  оо многих отрасл х промышленности Выбор типа центробежного сепаратора определ етс  р дом различных факторов, особенно важными  вл ютс  величина содержани  твердого вещест ва в жидкости, распределение размер частиц твердого вещества и другие е свойства, такие как различные плот ности жидкости и твердого вещества и различные абразивные свойства. Дл  смесей из жидкости и твердого вещества,в которых содержание твердого вещества сравнительно небо шое, часто используют центробежный с

2 паратор с вертикальной осью вращени  и с ротором, снабженным расположенными по окружности отверсти ми, которые могут периодически открыватьс . Такой центробежный сепаратор собирает твердофазную фракцию .(называемую шламом в наиболее радиально удаленной от центра части сепаратора, и эта твердофазна   {| акци  периодически разгружаетс  через расположенные по окружности отверсти . Такой центробежный сепаратор имеет довольно сложную и дорогосто щую конструкцию. Если содержание твердого вещества в жидкости достаточно высоко, может быть использован центробежный сепаратор с ротором, снабженным р дом расположенных по окружности посто нно открытых сопел. Эти сопла, диаметр отверсти  которых обычно составл ет 1 мм, используютс . Например, дл  дрожжевой суспензии Недостатком центро ежных сепараторов этого.типа  вл етс  то, что площадь отверсти  сопел должна быть ограниченной, чтобы расход твердофазной фракции, например дрожжевого концентрата, не был слишком большим, принима  во внимание высокое давление , обычно преобладающее в соплах (пор дка 150-200 бар) из-за большой центробежной силы, котора  необходима дл  эффективного отделени  дрожжей от жидкости. Это означает, что существует опасность их засорени . Поэтому возникает необходимость в определенном регулировании расхода поступающей из центробежного сепаратора через выпускное отверстие твердофазной фракции, скапливающейс  i на наиболее удаленной радиа ьно от центра части ротора. Одна из этих проблем решена в центробежном сепараторе, снабженном каналами, соедин ющими наиболее удаленную в радиальном направлении от центра часть ротора с приемной камерой, расположенной в нижней, внутренней части ротора и снабженной вьтускным устройством, причем отверсти , каналов в приемной камере снабжены клапаном дл  открыти  и закрыти  этих каналов С2. При работе твердофазна  фракци  (шлам) течет по каналам вниз в прием ную камеру, откуда она разгружаетс  через выпускное устройство. Такой центробежный сепаратор может быть снабжен регулирующим средством, которое выравнивает изменени  величины содержани  твердого вещества в посту пающей смеси таким образом, что содержание твердого вещества в выпуска емой твердофазной фракции остаетс  сравнительно неизменным. Такое регу лирующее средство может содержать датчик, предназначенный воспринимать такое свойство, как в зкость выпускаемого твердофазного потока, и воздействовать на названный клапан через регул тор с тем, чтобы, открыва  и закрыва  отверсти  каналов , поддерживать содержание твердого вещества в твердофазном потоке сравнительно посто нным. Применение такого регулирующего средства часто дает довольно хорошие результаты, но оно дорогосто щее и склонно к повреждени м. Проблема другого рода заключаетс  а том, что роторы некоторых цент робежных сепараторов изготовл ютс  такого радиуса и привод тс  во вращение с такой скоростью, что периодический поток через сопла по окружности ротора приобретает такую высокую скорость, что твердое вещество действует в высшей степени абразивно, привод  к поврежден или даже выходу из стро  запорных средств на выходных отверсти х. Это вызывает необходимость в определенных устройствах дл  ограничени  ск рости, которые не уменьшали бы чрез мерно проходное сечение. Даже в случа х, когда центробежный сепаратор указанного типа испол зуетс  дл  разделени  смеси из жидк Компонентов и предназначаетс  дл  обогащени  компонентами двух выход  жидких фракций, существует потребность в регулировании потока по мен шей мере одной жидкой фракции с тем, чтобы достичь требуемой степени обогащени  данным компонентом. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  центробежный сепаратор, содержащий ротор, разделительную камеру с патрубками выпуска разделенных фракций, приемную камеру, расположенную в нижней части ротора и снабженную регулирующим средством дл  твердой фракции . Недостаток известного сепаратора - низка  эффективность разделени  потоков с измен ющейс  в зкостью. Цель изобретени  - повышение эффективности разделени  потоков с измен ющейс  в зкостью. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сепараторе, содержащем ротор, разделительную камеру с патрубками выпуска разделенных фракций, приемную камеру, расположенную в нижней части ротора и снабженную регулирующим средством дл  твердой фракции, это средство выполнено в виде вихревой камеры с тангенциальным впускным отверстием и центральным выпускным отверстием в верхней части, при этом впускное отверстие вихревой камеры соединено с разделительной камерой. Целесообразно, чтобы высота вихреВОЙ камеры составл ла 10-3.0 от ее диаметра. Предпочтительно вихревую камеру, располагать перпендикул рно к оси вращени  ротора, а ее впускное отверстие направл ть радиально наружу от оси вращени  ротора. Размещением вихревого гидравлического управл ющего устройства (вихревой камеры) на выпускных отверсти х ротора обеспечиваетс  возможность ограничени  потока устройствами ограниченных размеров без уменьшени  проходного сечени , что создавало бы опасность засорени . Вихревые гидравлические управл ющие устройства обеспечивают возможность достаточно простого автоматического регулировани  поступающего потока с измен ющейс  в зкостью. В тех центробежных сепараторах, которые снабжены расположенными по окружности соплами в роторе, вихревое гидравлическое управл ющее устройство предусмотрено в виде сопла в выпускном канале, предпочтительно таким образом, чтобы основное направление 4 если смотреть от спиральной дорожки через- Камеру вращени  было радиальным. В обычных роторах центробежных сепараторов, снабженных посто нно открытыми расположенными по окружности отверсти ми,последние Направлены противоположно направлению вращени  ротора. Причина этого состоит в том, что желательно использовать энергию движени , т.е. реактивную энергию, котора  в ином случае была бы потер на при выпуске твердофазной фракции. При 1спользовании вихревых гидравлических управл ющих устройств скорость потока на выпуске относительно низка, и поэтому нет необходимости и даже воз можности использовани  реактивной энергии. Расположенные по окружности выпускные отверсти  ротора могут икшть осевое направление, но это не создает никакой особой проблемы дл  разме щени  вихревых устррйств на пути движени  потока. В центробежных сепараторах,содержащих каналы, соед|7н ю(цие наиболее удаленную часть ротора с приемной камерой внизу внутренней части ротора предусмотрено в каждом таком кана ле Bi xpeBoe гидравлическое управл ющее устройство, предпочтительно во внутренней части, обращенное : оси вращени  ротора, т.е. к отверстию. Когда камера вращени  выполнена с двум  плоскими торцами, наиболе подход щим  вл етс  вариант, в котором высота камеры вращени  меньше ее диаметра. Особенно хорошие резуль таты получают а том случае,i рели высота составл ет 10-30 от названного диаметра На фиг.1 представлен предлагаемый сепаратор, снабженный расположенными по окружности, радиальными, посто нн Открытыми выпускными отверсти ми с упом нутым вихревым управл ющим гидравлическим устройством, показан ным в одном из выпускных отверстий, о&ций вид; на фиг.2 - центробежный ротор с осевыми, периодически закрывающимис  , расположенными по окружности выпускными отверсти ми с упом нутым вихревым гидравлическим управл ющим устройством, показанным в одном из выпускных отверстий. 10 . 3 продольное сечению; на фиг.З - центробежнь ротор, снабженный выпускным каналом, направленным внутрь, во внутреннем отверстии которого показано вихревое гидравлическое управл ющее устройство, продольное сечение; на фигЛ - центр.о(5ежный ротор с горизонтальной осью и внутренним шнеком винтового транспортера, причем в радиальных выпускных отверсти х на окружности ротора показаны вихревые гидравлические управл ющие устройства, продольное сечение; на фиг.5 - вихревой диод, вид в пер/спективе; на фиг.6 - радиальное выпускное отверстие центробежного ротора , показанного на фиг.1, в увеличенном масштабе, разрез;на фиг.7 разрез А-А на фиг.6; на фиг.8 - в ариант размещени  вихревого гидравлического управл ющего устройства с конической частью в радиальном выпускном отверстии; на фиг.9 график зависимости расхода KOHi eHTpaта от содержани  сухого твердого ве-S щества при испытани х предлагаемого центробежного сепаратора , на фиг. 10 график зависимости расхода твердофазной фракции от содержани  сухого твердого ве|ц,естваконцентрата. Сепараторы iфиг.1-3) имеют центробежные роторы, которые установлены с возможностью вращени  вокруг вертикальной оси 1 и могут иметь традиционную форму. Как показано, в каждом случае центральна  неподвижна  входна  трубка 2 проходит в осевом направлении вниз к обычному коническому распределителю 3 ротора, и рабоча  смесь из трубки 2 протекает вокруг наружной кромки распределител  3 в разделительную камеру 4,содержащую комплект разнесенных конических дисков 5, как и в о&йчных сепараторах. Отделенна  более легка  фракци  рабочей смеси перемещаетс  в радиальном направлении внутрь из полости между дисками 5 и перетекает наверх в слив У амеру 6 ротора, из которой эта фракци  выводитс  с помощью неподвижного выпускного устройства 7, и одновременно отделенна  т жела  перемещаетс  к наружной периферической части 8 разделительной камеры . В каждом из роторов (фиг. 1-3) вихревое гидрав.(ическое управл ющее устройство (вихрева  камера располагаетс  в выпускной части траектории перемещени  отделенной т желой фракции. На фиг.5 показан вихревой диод, содержащий впускной канал 10, камеру 1t вращени  и выпускной канал 12, соо ающийс  с центральным вы пускным отверстием 13, выполненным в торце 1 камеры 11 вращени . Вто рой торец 15 -в данном случае не имеет центрального выпускного отверсти . Вихревой диод 9 (фиг.6 и 7 размещаетс  на выпускном сопле 16. Каме ра вращени  ориентирована относитель но выпускного отверсти  так,им образо чтобы выпускаемый поток имел радиаль ное направление. Ось симметрии камер вращени  параллельна оси вращени  центробежного ротора. На фиг.8 показан вариант размещени  и конструкции вихревого диода, расположенного в выпускном отверстии радиальное направление. В этом случа ось симметрии камеры 1 вращени  име ет в стенке ротора радиальное направ ление, а центральное выпускное отвер стие 18 направлено радиально наружу. Часть камеры вращени  с выпускным отверстием также частично выполнйн в виде конуса, благодар  чему опасность засорени  поступающим через входное отверстие 19 твердым веществом сводитс  к минимуму. Центробежный ротор фиг.2) имеет по периферии выпускные отверсти  20 параллельнце оси ротора. Каждое из выпускных отверстий 20 периодически закрываетс  обычным устройством 21. В этом случае вихревой диод удобно располагать, чтобы ось симметрии камеры вращени  была перпендикул рна к оси вращени  ротора. Скорост выпускаемого потока должна быть ограничена без уменьшени  площади сечени ,и, таким образом, проблема абразивного воздействи  твердых частиц на запорное средство решена благодар  высокой скорости выпуска егюго потока (котора , в свою очередь , зависит от высокого давлени , преобладающего в центробежнбм сепараторе такого типа на входной площади выпускных отверстий). Центробежный ротор 22 (фиг.) вра щаетс  относительно горизонтальной оси и имеет шнек 23. Ротор снабжен расположенными по окружности радиальными выпускными отверсти ми 2 с гидравлическим управл ющим устройством 9, расположенным на оси симметрии камеры вращени  параллельно оси вращени  ротора. Нормально центробежные сепараторы с горизонтальной осью и шнеком-транспортером в роторе выполн ютс  с ротором, который состоит из круговой цилиндрической части и из части в виде усеченного конуса. Причина этого состоит в том, что желательно транспортировать отделенную твердофазную фракцию (т.е. шлам) в направлении радиально внутрь дл  того, чтобы можно было выпускать ее из центробежного сепаратора без контакта с жидкой фазой. Теоретически возможен ротор, состо щий только из цилиндра, снабженного расположенными по окружности выпускными, отверсти ми с довольно ограниченным проходным сечением, но он практически не смо жет работать вследствие засорени . Увеличение проходного сечени  в обычных выпускных отверсти х с тем, чтобы устранить этот недостаток, создает слишком большой расход, вследствие чего содержание сухого твердого вещества в выпускаемой фракции слишком низко. Применение вихревых гидравлических управл ющих устройств делает возможной такую конструкцию благо- . дар  сочетанию большого сечени  и небольшого расхода. В центробежном сепараторе (фиг.З . ротор, снабженный каналами 25, идущими внутрь от наиболее удаленной части 8 ротора.до приемной камеры 26 вниз по ротору, снабжен вихрев м диодом 9 на внутреннем отверстии каждого из каналов 25. Одна твердофазна  фракци  выводитс  из приемной камеры 26 через отвод щую трубку 27. Ось симметрии каждой камеры вращени  удобно расположить параллельно оси вращени  ротора . Эта конструкци  позвол ет ограничивать расход через каналы 25 без вс кой опасности засорени . При одном из практических эксплуатационных испытаний центробежный сепаратор был снабжен расположенными по окружности радиальными выпускными отверсти ми, как показанные на фиг.1.6 и 7, с вихревыми диодами. Их размеры были следующими: входна  площадь - квадрат 1,0 х 1,0 мм, высота камеры вращени  1,0 мм диаметр 7,0 мм, диаметр центрального выпускного отверсти  1,0 мм. Радиус ротора составл л 278 мм. Число выпускных отверстий 12. Частота вращени  составл ла «700 оборотов в минуту . При этом испытании была подвергнута центрифугированию дрожжева  суспензи  с различным содержанием сухих твердых веществ. Ra фиг..9 можно видеть, какие расходы ( кг/ч твер- дофазной фракции дрожжевого концентрата были получены при различных содержани х твердых веществ в этом дрожжевом концентрате. На фиг.10 эти результаты были пересчитаны на G кг/ч сухого вещества проход щего через расположенные по окружности выпускные отверсти , при различных содержани х твердых веществ в выводимом потоке. „ Как видно из представленных кривых расход увеличиваетс  при прохождении через выпускные отверсти ,снабженные вихревыми Диодами, при увеличений содержани  твердых веществ и, следова-тельно , при увеличении в зкости. Это значит, что при изменении содержани  твердых веществ в поступающей смеси происходит определенное автоматическо регулирование расхода через выпускные отверсти , т.е. низкое содержание сухих твердых веществ дает небольшой расход, а высокое содержание сухих твердых веществ - большой. Такое регулирование стабилизирует разделение с тем, чтобы можно было сохран ть со- гдержание сухих твердых веществ на от1носительно высоком уровне также и тогда, когда содержание сухого твердого вещества в поступающей смеси измен етс . Согласно изобретению в центробежных сепараторах описанного типа можно получить следующие преимущества. В роторах, снабженных посто нно открытыми выпускными отверсти ми дл  выпуска из роторов твердофазной фракции, может быть разделена поступающа  смесь с намного более низким содержанием сухих твердых веществ , чем это было возможно раньше, без уменьшени  проходного сечени  выпускных отверстий, что привело бы к опасности их засорени . По грубому подсчету проходное сечение может быть увеличено в два раза путем установки вихревого гидравлического управл ющего устройства, по сравнению с известными выпускными устройствами, без увеличени  расхода , что повышает надежность за счет уменьшени  веро тности засорени  . Автоматическое регулирование содержаний сухих твердых веществ в выпускаемом потоке твердофазной фрак ции может быть получено в относительно широких пределах изменени  содержани  сухих твердых веществ в поступающей смеси. Возможно также более высокое содержание твердых веществ в выпускаемом потоке вследствие благопри тного соотношени  между проходным сёчением и расходом.

№

/1-/

Чиг.9

V.r//

2S

20

1Г

Claims (3)

1. . 1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР, содержащий ротор, разделительную камеру с патрубками выпуска разделенных фракций, приемную камеру, расположенную в нижней части ротора и снабженную регулирующим средством для твердой фракции, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения потоков с изменяющейся вязкостью, регулирующее средство выполнено в виде вихревой камеры с тангенциальным впускным отверстием и центральным выпускным отверстием в верхней части, при этом впускное отверстие вихревой камеры соедине- g но с разделительной камерой.
2. 2.Сепаратор поп. 1, от ли ча ющ ий с я тем,что высота вихревой камерысоставляет 10-30%от еедиаметра.
3. 3· Сепаратор по π,,.ο.τ л и м а ющ и й с я тем,что вихревая камера расположена перпендикулярно к оси вращения ротора, а ее впускное отверстие направлено радиально наружу от оси вращения ротора.