ШНЕКОВАЯ ЦЕНТРИФУГА СО СПЛОШНЫМ РОТОРОМ
SCROLL CENTRIFUGES WITH SOLID ROTOR

Изобретение относится к шнековым центрифугам со сплошным ротором, описанным в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Шнековые центрифуги со сплошным ротором известны в самых различных вариантах осуществления, например в таких, которые описаны в публикации DE 4320265 А1 и публикации WO 2004/058409 А1.
На фиг. 1 публикации DE 4238568 А1 показано, как грязь может накапливаться в камере сбора твердых частиц во время работы шнековой центрифуги со сплошным ротором. Это неизбежно влечет за собой необходимость регулярной очистки камеры сбора твердых частиц во избежание ухудшения рабочих характеристик, вызываемого блокированием или даже повреждением вращающейся системы.
Как известно из публикации US 3399828, для решения этой проблемы устанавливают, на участке выгрузки твердых частиц шнековой центрифуги со сплошным ротором, в его конусообразной части, камеру сбора твердых частиц, в которой устанавливается натянутая эластичная воздухонепроницаемая диафрагма, изолирующая воздухонепроницаемый герметизированный канал от окружающей среды и от камеры сбора твердых частиц. Под действием сжатого воздуха в непосредственной близости от диафрагмы можно генерировать пульсацию давления, которая приводит к колебаниям диафрагмы, что позволяет убирать грязь со стенок камеры сбора твердых частиц, в данном случае диафрагмы.
Несмотря на то что этим способом удается понизить количество накапливаемой грязи, проблема все еще представляется значительной с точки зрения расходов на устройство и конструкцию для генерирования пульсации давления у эластичной диафрагмы. Более того, операция замены диафрагмы является достаточно сложной, поскольку диафрагму приходится регулярно устанавливать в камеру сбора твердых частиц, соблюдая герметичность.
Задача настоящего изобретения состоит в решении данной проблемы.
Настоящее изобретение позволяет решить указанную задачу посредством признаков, раскрытых в п. 1 формулы.
В соответствии с изобретением, предпочтительно, несмотря на отказ от камеры, которая закрывается эластичной диафрагмой и в которой можно генерировать перепад давления с помощью сжатого воздуха, в эластичном элементе в камере осаждения твердых частиц генерируются достаточные перемещения, исключительно под действием твердых частиц, с целью удаления грязи. Количество операций по очистке камеры осаждения твердых частиц может быть уменьшено по сравнению с теми камерами осаждения твердых частиц, в которых нет эластичного элемента. Кроме того, упрощается процедура технического обслуживания по сравнению с вариантами осуществления с использованием камеры повышенного давления, в которой можно генерировать перепад давления, поскольку эластичный элемент не надо более устанавливать таким образом, чтобы можно было обеспечить герметичность. Более того, по сравнению с подобными вариантами осуществления, здесь нет необходимости в использовании устройств, требуемых для генерирования перепада давления (например, управляемого насоса).
Еще одним преимуществом является снижение уровня шума, поскольку импульс, генерируемый при соударении твердых частиц, эффективным образом уменьшается благодаря вибрации стенда или генерирующей шум поверхности центрифуги, в связи с тем что ограничивающий шланг позволяет реализовать двухоболочечную конструкцию, которая обладает звукоизолирующими свойствами. Это также дает преимущества, в особенности в том случае, когда приходится иметь дело с более твердыми и более крупными частицами, а также тогда, когда имеет место значительный отвод твердых частиц в единицу времени (вещество с высоким содержанием твердых частиц).
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Ниже приведено более подробное описание изобретения на примерах его осуществления со ссылками на чертежи, на которых:
на фиг. 1 показана в разрезе шнековая центрифуга со сплошным ротором с известной камерой сбора твердых частиц;
на фиг. 2 показана в разрезе камера сбора твердых частиц, выполненная в соответствии с изобретением для шнековой центрифуги со сплошным ротором, в частности, типа, представленного на фиг. 1;
на фиг. 3 показана в разрезе камера сбора твердых частиц шнековой центрифуги со сплошным ротором, представленной на фиг. 1, находящаяся в загрязненном состоянии;
на фиг. 4 и 5 показаны в разрезе дальнейшие варианты камеры сбора твердых частиц, выполненной в соответствии с изобретением, в каждом случае для шнековой центрифуги со сплошным ротором, в частности, типа, представленного на фиг. 1.
На фиг. 1 показана шнековая центрифуга со сплошным ротором с невращающимся корпусом 1 (или колпакоподобной крышкой), в котором установлен вращающийся барабан 3, имеющий горизонтальную ось вращения D. Кроме того, в вышеуказанном барабане 3 установлен шнек 5, предпочтительно вращающийся с различной скоростью вращения по отношению к барабану 3.
Барабан 3 и шнек 5 в каждом случае имеют, в каждом варианте, цилиндрические участки 3а, 5а и конические участки 3b, 5b, примыкающие к последним. Лопасть шнека 7 расположена вокруг цилиндрической части и конической части вала шнека 9.
Кроме того, барабан 3 также имеет цилиндрический участок 3с, который примыкает к коническому участку 3b и который ограничивает собой вращающуюся в том же направлении камеру 11 отвода твердых частиц.
Расположенная в осевом направлении центральная питающая труба 13 служит для подачи центрифугируемого вещества через распределительный вал 9 в пространство центрифугирования 15, между шнеком 5 и барабаном 3.
Если, например, загрязненная масса направляется в центрифугу, то твердые частицы оседают на стенках барабана. Внутри формируется жидкая фаза.
Установленный шнек 5 (подшипник 17а) вращается с несколько более низкой или более высокой скоростью, чем установленный с возможностью вращения барабан 3 (подшипник 17b), и направляет извлеченные твердые частицы в сторону конического участка 3b и далее в цилиндрическую камеру 11 отвода твердых частиц, примыкающую к шнеку в осевом направлении и расположенную на втором цилиндрическом участке 3c барабана 3, вышеуказанная камера отвода твердых частиц оснащается, в свою очередь, по крайне мере одним выпускным каналом 19 твердых частиц, который выходит радиально наружу из барабана 3. Этот выпускной канал твердых частиц также может быть ориентирован под углом к радиальному направлению, например, с целью достижения энергосберегающего отражающего эффекта в направлении вдоль окружности (здесь не показано).
В отличие от этого жидкость течет по большему диаметру барабана в задней части цилиндрического участка барабана 3 и здесь отводится через отводящие каналы 21 с помощью регулируемого водослива 23.
Твердые частицы S, отводимые из выпускного канала 19 твердых частиц вращающегося барабана 3, собираются в камере 25 сбора твердых частиц, которая кольцеобразно окружает камеру отвода твердых частиц и поперечный разрез которой, в данном случае прямоугольного вида, можно видеть на фиг. 1 и 3. Данное поперечное сечение является предпочтительным, но не обязательным. Отводящая труба может быть направлена, предпочтительно, вертикально вниз (она здесь не показана) из камеры сбора твердых частиц, либо может использоваться улавливающий контейнер с целью дальнейшего отведения или сбора загрязненных твердых частиц, которые были отведены.
На фиг. 3 показано, что, когда шнековая центрифуга со сплошным ротором работает, осадок 27 может формироваться в камере 25 сбора твердых частиц, в связи с чем камеру необходимо периодически чистить.
С целью сокращения количества операций чистки имеется возможность, в соответствии с фиг. 2, установки в камере сбора твердых частиц шнековой центрифуги со сплошным ротором (например, однако не обязательно, типа, показанного на фиг. 1) шланга 29, который имеет неплоское поперечное сечение и, предпочтительно, не замкнут по окружности в поперечном сечении на окружности (см. фиг. 3). Этот шланг 29, предпочтительно, устанавливается фактически в форме кольца в камере сбора твердых частиц таким образом, чтобы вышеуказанный шланг окружал барабан фактически полностью на участке выпускного канала 19 твердых частиц, предпочтительно, за исключением выходного канала в отвод или в улавливающий контейнер (не показан здесь).
Поперечное сечение в разрезе, перпендикулярном камере, предпочтительно, не плоское, однако, предпочтительно, С-образное, U-образное или Ω-образное, открытая сторона С, U или Ω ориентирована в сторону выпускного канала 19 твердых частиц. В связи с этим незамкнутый участок 35 по окружности шланга 29 ориентирован в сторону выпускного канала 19. Два открытых края шланга можно прикрепить к дискам 31, 33 небольшого размера. Здесь края ориентированы параллельно друг к другу.
Во время работы твердые частицы вбрасываются через выпускной канал или выпускные каналы 19 в камеру 25 сбора твердых частиц, где они сталкиваются с внутренней поверхностью, ориентированной в сторону выпускного канала или выпускных каналов 19 шланга 29. В результате этого возникают перемещения Μ (главным образом, колебательного типа) шланга 29, выполненного с возможностью эластичного перемещения, движение которого предотвращает налипание твердых частиц либо позволяет убирать налипающие твердые частицы со шланга.
Этим способом можно уменьшить количество операций очистки. Кроме того, процедура замены шланга 29 выполняется просто, поскольку камера или пространство 37, расположенное "позади" шланга 29, не должно быть герметичным или не выполнено в виде герметичного устройства.
Как показано на фиг. 2, шланг 29 может непосредственно опираться, на участке, предпочтительно, находящемся на расстоянии от участков крепления (здесь у дисков 30, 31) в камере 25 сбора твердых частиц, здесь на участке с внешней стороны, будучи ориентированным в сторону от выпускного канала 19 шланга, на внутреннюю поверхность 38 стенки 39 камеры 25 отвода твердых частиц (U-образной формы на данном участке, принимающем форму стенок, ориентированных под прямым углом друг к другу). В результате этого во время работы четко выраженные перемещения (стрелки М) возникают, в частности, в районе угловых зон. Это обеспечивает определенные преимущества, поскольку это те самые зоны, где, предпочтительно, формируются отложения.
Однако, как показано на фиг. 4, шланг 29 может также быть установлен таким образом, что он будет расположен на расстоянии (зазор G), будучи полностью отделенным, от внутренней поверхности 38 стенок камеры отвода твердых частиц 11 (в стороне от прямого или непрямого соединения со стенками камеры отвода твердых частиц через диски 30, 31). Это имеет свои преимущества, в частности, в плане генерирования шума, уровень которого в этом варианте осуществления еще более снижается по сравнению с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2. Кроме того, любая точка шланга может свободно перемещаться с тем, чтобы предотвращать налипание твердых частиц и/или убирать уже налипшие твердые частицы.
Шланг, предпочтительно, изготовлен целиком (фиг. 2, фиг. 4) из эластичного материала (например, резины) либо является составным, частично изготовленным из эластичного материала (см. фиг. 5), а частично - из неэластичного материала, такого как металл, например сталь или аналогичный металл.
В соответствии с наглядным примером осуществления изобретения, приведенным на фиг. 5, основной сегмент 40 шланга выполняется из металла (либо из металла с покрытием или аналогичного материала), а боковые сегменты 41, 42 U-образной части шланга изготавливаются из эластичного материала с возможностью перемещения.
Таким образом, боковые сегменты 41, 42 выполнены с возможностью перемещения, а основной сегмент 40 сам по себе неподвижен. Этот вариант осуществления изобретения является особенно стабильным и долговечным, поскольку жесткая часть или сегмент представляет собой износостойкий элемент. При всем этом количество необходимых операций очистки значительно сокращается, поскольку, под ударным воздействием твердых частиц, основной сегмент 40 также можно перемещать с помощью боковых сегментов 41, 42. Кроме того, вещество особенно легко снимается с металлического сегмента.
Список номеров позиций элементов, показанных на чертежах
Корпус
1
Барабан
3
Шнек
5
Цилиндрические участки
3а, 3c, 5а
Конические участки
3b, 5b
Лопасть шнека
7
Вал шнека
9
Камера отвода твердых частиц
11
Питающая труба
13
Пространство центрифугирования
15
Подшипник
17а, b
Выпускной канал
19
Отводящие каналы
21
Водослив
23
Камера сбора твердых частиц
25
Осадок
27
Шланг
29
Диски
31, 33
Участок
35
Пространство
37
Внутренняя поверхность
38
Стенка
39
Основной сегмент
40
Боковые сегменты
41,42
Ось вращения
D
Перемещения
Μ
Твердые частицы
S
Зазор
G