ФИЛЬТРУЮЩАЯ ЦЕНТРИФУГА БАРАБАННОГО ТИПА
DRUM-TYPE FILTRATION CENTRIFUGE

Изобретение относится к области механического разделения суспензий, в пищевых, химических и других производствах с помощью центробежных машин.
Известны фильтрующие центрифуги барабанного типа, содержащие корпус с размещенными в нем приводом, вращаемым им барабаном в виде тела вращения с сужающимся к периферии перед фильтрующей перегородкой расстоянием между днищем и крышкой и буртом перелива суспензии при ее избытке в барабане, а также питающий патрубок (Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. - М: Машиностроение, 1967, стр.320, рис.122). Сужение барабана перед фильтрующей поверхностью выполнено за счет конических стенок днища и крышки и обусловлено повышением их жесткости, а также удобством выгрузки осадка. При работе таких центрифуг суспензия подается в барабан по питающему устройству, попадает на цилиндрическую фильтрующую поверхность, сквозь которую под действием центробежных сил инерции отводится фильтрат. Подача суспензии в барабан должна быть достаточной, чтобы перед осадком имелось кольцо жидкости, обеспечивающее сплошное заполнение пористого осадка потоком фильтрата. При некоторой толщине осадка внутренняя поверхность напорного кольца достигает радиуса бурта перелива, и дальнейшая подача суспензии должна быть снижена. Продолжающийся набор осадка приведет к появлению разрывов сплошного потока фильтрата на струи перед фильтрующей перегородкой. При продолжающемся наборе осадка радиус окружности струеобразования будет уменьшаться. Значит, толщина слоя осадка, где фильтрат течет струями, будет увеличиваться, и струи будут вымывать себе постоянные русла для течения. Этот факт отрицательно влияет на качество осадка и режим его промывки, т.к. в зоне струйной фильтрации осадок промывается лишь там, где течет струя. При этом объемы непромываемых зон могут составлять половину от объема осадка. Конический профиль днища и крышки не может обеспечить отсутствие зон струйной фильтрации в осадке. Для предотвращения появления зон струйной фильтрации ограничивают набираемую толщину осадка или радиус окружности фильтрующей поверхности, т.е. самого барабана, что ограничивает продолжительность набора осадка и потому общую производительность центрифуги.
Отмеченное ограничивает производительность и эффективность использования фильтрующей центрифуги.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения общей производительности центрифуги за счет увеличения радиуса расположения окружности фильтрующей поверхности, т.е. самого барабана, при обеспечении сплошного режима течения фильтрата по осадку.
С целью достижения указанного технического результата заявляемая фильтрующая центрифуга барабанного типа содержит корпус с размещенными в нем приводом, вращаемым им барабаном в виде тела вращения с сужающимся к периферии перед фильтрующей перегородкой расстоянием между днищем и крышкой и буртом перелива суспензии при ее избытке в барабане, а также питающий патрубок. При этом сужение обеспечено тем, что днище и/или крышка имеет криволинейный профиль, образующий поверхность с вогнутостью внутрь барабана. К днищу и/или крышке с криволинейным профилем может быть пристыкована со стороны оси вращения часть с плоским или коническим профилем.
Отличительными признаками предлагаемой центрифуги от известной, указанной выше в качестве прототипа, является выполнение сужения за счет того, что днище и/или крышка имеет криволинейный профиль, образующий поверхность с вогнутостью внутрь барабана. Кроме того к днищу и/или крышке с криволинейным профилем может быть пристыкована со стороны оси вращения их часть с плоским или коническим профилем.
Благодаря выполнению сужения за счет того, что днище и/или крышка имеет криволинейный профиль, образующий поверхность с вогнутостью внутрь барабана, резко повышается на периферии сопротивление потоку фильтрата, что позволяет увеличить радиус барабана, т.е. толщину набираемого осадка без возникновения в нем струеобразования и, значит, повышает общую производительность центрифуги.
Пристыкованная к днищу и/или крышке с криволинейным профилем со стороны оси вращения их часть с плоским или коническим профилем обеспечивает больший объем осадка в зоне, где струеобразование невозможно вследствие близости напорного кольца жидкости перед осадком, а также удобство подачи суспензии и выгрузки осадка. Это также приводит к повышению общей производительности центрифуги.
Предлагаемая центрифуга иллюстрируется графическим материалом, представленным на фигурах 1-4.
На фиг.1 схематически показан общий вид центрифуги в разрезе. На фиг.2 схематически показан барабан с коническим днищем. На фиг.3 схематически показан барабан с криволинейными стенками днища и крышки и пристыкованными к ним со стороны оси вращения плоскими частями днища и крышки. На фиг.4 схематически показан барабан с криволинейной вогнутой стенкой крышки, дополненной конической частью перед переливным буртом, и выпуклой стенкой днища.
Фильтрующая центрифуга включает корпус 1, в котором размещены привод 2, вращающий вал с барабаном 3 в виде тела вращения (фиг.1). Барабан 3 имеет сужающееся к периферии расстояние между днищем 4 и крышкой 5 перед фильтрующей перегородкой 6, а также бурт 7 перелива суспензии при ее избытке в барабане 3. Подвод суспензии осуществляется через питающий патрубок 8. В случае перелива она отводится через патрубок 9. Для отвода фильтрата служит патрубок 10. Выгрузка осадка из барабана 3 производится через горловину 11.
При вогнутой внутрь барабана одной торцевой стенки другая торцевая стенка может иметь поверхность произвольной формы, вид которой определяется удобством эксплуатации центрифуги, например, в зависимости от горизонтального или вертикального положения барабана. На фиг.1 - это крышка 5 и днище 4 соответственно. На фиг.2 днище 4 показано коническим, на фиг.3 и 4 - вогнутым. Выпуклое днище показано на фиг.4. Другая стенка должна быть вогнутой. В барабане к криволинейным стенкам днища и крышки могут быть пристыкованы со стороны оси вращения плоская часть 12 днища 4 и плоская часть 13 или коническая часть 14 крышки 5. Профили части 12 днища 4 и частей 13 и 14 крышки 5 не препятствуют обеспечению сплошного потока фильтрата в осадке, поскольку эти части размещены со стороны напорного кольца. Барабан в центрифуге может иметь горизонтальное и вертикальное расположение и быть подвесным с нижним или верхним приводом.
Центрифуга работает следующим образом. Суспензия подается в барабан 3 по питающему патрубку 8. Касаясь элементов вращаемого приводом 2 барабана 3, она отбрасывается к периферии. В процессе центробежной фильтрации перед фильтрующей перегородкой 6 нарастает слой осадка, а вытекший фильтрат выводится из корпуса 1 по патрубку 10. Перед осадком образуется напорное кольцо разделяющейся суспензии. Оно обеспечивает на некоторой толщине осадка сплошной поток фильтрата. Чем больше слой напорного кольца, тем толще слой сплошного потока фильтрата в осадке. Толщина напорного кольца ограничена радиусом бурта 7 перелива суспензии, через который выливаются излишки суспензии и выводятся из корпуса центрифуги по патрубку 9.
При резком сужении расстояния между днищем и крышкой за счет вогнутости стенки днища 4 и/или стенки крышки 5 барабана 3 интенсивно возрастает сопротивление потоку фильтрата, что позволяет продолжать фильтрование с набором осадка, т.е. увеличивать толщину осадка. При этом поток фильтрата остается сплошным по всей толщине осадка. Вследствие этого радиус барабана, на котором расположена фильтрующая перегородка 6, может быть увеличен. При этом увеличится объем накапливаемого в барабане 3 осадка и общая производительность центрифуги. Осадок удаляется из барабана 3 через горловину 11.
Поскольку в той части осадка, которая прилегает к напорному кольцу, обеспечивается сплошной поток фильтрата, стенки днища 4 и/или крышки 5 могут быть выполнены в этой части барабана 3 плоскими в виде частей 12 и 13 или коническими в виде части 14. Такая конфигурация барабана имеет увеличенный объем для набора осадка и создает удобство его выгрузки.