ДЕКАНТАТОР
DECANTER

Изобретение относится к оборудованию для осветления жидкостей, преимущественно сока 1-й сатурации, в сахарной промышленности.
Известен отстойник для жидкости, преимущественно для сока 1-й сатурации, содержащий цилиндрический корпус с конусообразным днищем, устройство для сбора осветленного сока, размещенное в верхней части корпуса и включающее кольцевой желоб для сбора осветленного сока, содержащий горизонтально расположенную приемно-разделительную кромку, служащую для декантации осветленного сока, а также установленную снаружи корпуса кольцевую камеру для неосветленного сока с присоединенным к ней трубопроводом, раструб которого расположен в нижней части корпуса и предназначен для подвода неосветленного сока в последний, устройство для введения раствора флокулянта в упомянутый трубопровод и скребки для удаления осадка с поверхности днища (см. «lndustrries alimentaires et agricoles", 1977, 94, № 9-10, с. 1094-1098).
Недостатками известного устройства являются его низкая производительность и низкое качество получаемого продукта (осветленного сока). Низкая производительность обусловлена недостаточной длиной приемно-разделительной кромки горизонтального кольцевого желоба для сбора осветленного сока, отделяющей зеркало поверхности осветленного сока, находящегося в емкости, от потока осветленного сока, который перемещается в кольцевом желобе. Низкое качество получаемого продукта (осветленного сока) обусловлено тем, что неосветленный сок, поступающий снизу в зону неосветленного сока, расположенную в нижней части цилиндрической емкости, содержит мелкодисперсные частицы, воздух и пену. При этом воздух и пена вызывают флотацию мелкодисперсных частиц и их перенос в зону осветленного сока, находящуюся в верхней части цилиндрической емкости. Вместе с тем, введение неосветленного сока в емкость снизу по центру емкости приводит к тому, что скорость его протекания в центральной части емкости является максимальной, а в зонах, примыкающих к периферии емкости, - минимальной. Это приводит к неоднородности перемешивания неосветленного сока в емкости, поскольку поток подаваемого по центру емкости неосветленного сока проходит сквозь слой сгущенного осадка и выносит в осветленный сок мелкодисперсные частицы, что приводит к снижению качества получаемого продукта. Также в известном декантаторе не обеспечивается эффективное перемешивание потока неосветленного сока с раствором флокулянта.
Известен декантатор, принятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрическую емкость с конусообразным днищем, устройство для сбора осветленного сока, размещенное в верхней части емкости и включающее сливной кольцевой желоб для сбора осветленного сока, снабженный, по меньшей мере, одной верхней горизонтально расположенной приемно-разделительной кромкой, служащей для декантации осветленного сока, установленную снаружи емкости кольцевую камеру для неосветленного сока с присоединенным к ней трубопроводом, снабженным выходным диффузором, расположенным в нижней части емкости и предназначенным для подвода неосветленного сока в цилиндрическую емкость, устройство для введения флокулянта в упомянутый трубопровод и вертикальный вал со скребками для удаления осадка с поверхности конусообразного днища (див. патент СССР №1009277, М. кл. C13D 3/00, опубл. 30.03.1983).
Недостатком известного декантатора является низкая производительность процесса декантации, которая обусловлена недостаточной длиной верхней (приемно-разделительной) кромки устройства для сбора осветленного сока, которая ограничена размерами горизонтального кольцевого желоба для сбора осветленного сока. Указанная приемно-разделительная кромка отделяет поверхность зеркала осветленного сока, находящегося в емкости, от потока осветленного сока, который перемещается в кольцевом желобе. Именно по ней (приемно-разделительной кромке) происходит декантация осветленного сока, находящегося в емкости, в устройство для сбора осветленного сока. При большом диаметре декантатора сложно выставить приемно-разделительную кромку кольцевого желоба на одной высоте в горизонтальной плоскости, что ведет к неравномерности заполнения последнего осветленным соком в процессе эксплуатации декантатора. Неравномерный отбор сока по всей окружности кольцевого желоба нарушает гидродинамический режим движения сока в декантаторе, вызывает взмучивание осветленной фазы, снижает производительность декантатора.
Также в известном декантаторе не обеспечивается эффективное перемешивание потока неосветленного сока с флокулянтом, что снижает качество получаемого продукта.
Задачей заявляемого изобретения является создание декантатора, обладающего высокой производительностью за счет увеличения суммарной длины приемно-разделительной кромки устройства для сбора осветленного сока, отделяющей зеркало поверхности осветленного сока, содержащегося в емкости, от потока осветленного сока, поступающего в устройство для сбора осветленного сока,
Также задачей настоящего изобретения является повышение качества получаемого продукта (осветленного сока) за счет активизации процессов перемешивания неосветленного сока при его обработке в декантаторе.
Для решения поставленных задач в известном декантаторе, содержащем цилиндрическую емкость с конусообразным днищем, устройство для сбора осветленного сока, размещенное в верхней части емкости и включающее сливной кольцевой желоб для сбора осветленного сока, снабженный, по меньшей мере, одной верхней горизонтально расположенной приемно-разделительной кромкой, служащей для декантации осветленного сока, установленную снаружи емкости кольцевую камеру для неосветленного сока с присоединенным к ней трубопроводом, снабженным выходным диффузором, расположенным в нижней части емкости и предназначенным для подвода неосветленного сока в цилиндрическую емкость, устройство для введения флокулянта в упомянутый трубопровод и вертикальный вал со скребками для удаления осадка с поверхности конусообразного днища, согласно заявляемому изобретению устройство для сбора осветленного сока дополнительно снабжено, по меньшей мере, двумя радиальными сливными желобами для сбора осветленного сока, связанными с указанным кольцевым желобом, а в днище кольцевого желоба установлены, по меньшей мере, два полых вертикально расположенных дренажных элемента, связывающих полость кольцевого желоба с емкостью и образующих дополнительные каналы для поступления осветленного сока из емкости в кольцевой желоб, при этом верхние продольные кромки радиальных сливных желобов и верхние кромки каждого дренажного элемента размещены на уровне приемно-разделительной кромки кольцевого желоба.
Выполнение устройства для сбора осветленного сока в виде сливного кольцевого желоба, снабженного, по меньшей мере, одной верхней горизонтально расположенной приемно-разделительной кромкой, служащей для декантации осветленного сока, и дополнительно снабженного, по меньшей мере, двумя радиальными сливными желобами для сбора осветленного сока, связанными с упомянутым кольцевым желобом, и, по меньшей мере, двумя полыми вертикально расположенными дренажными элементами, связывающими полость кольцевого желоба с цилиндрической емкостью, позволяет увеличить суммарную длину верхних (приемно-разделительных) кромок устройства для сбора осветленного сока и, тем самым, обеспечить более равномерное поступление сока, находящегося в емкости в устройство для сбора осветленного сока.
Это позволяет создать более благоприятные условия для декантации осветленного сока из емкости в радиальные сливные желоба и сливной кольцевой желоб, что приводит к увеличению производительности декантатора и улучшению качества полученного продукта.
В частном варианте выполнения декантатора каждый радиальный сливной желоб одним своим торцом шарнирно связан с регулируемой по высоте муфтой, установленной на вертикальном валу, с возможностью осевого перемещения относительно последнего, а другим - с кольцевым желобом для сбора осветленного сока.
Регулирование высоты размещения верхних кромок каждого радиального сливного желоба относительно вертикального вала декантатора позволяет обеспечить необходимый угол наклона радиальных сливных желобов относительно сливного кольцевого желоба, что позволяет улучшить условия поступления осветленного сока в кольцевой желоб и обеспечить эффективный отбор осветленного сока, находящегося в верхней части цилиндрической емкости.
В ином варианте выполнения декантатора каждый дренажный элемент выполнен в виде втулки, внутренний диаметр (d) которой определяется по следующей математической зависимости:
0,25h<d<0,95h,
где
d - внутренний диаметр втулки, мм;
h - ширина кольцевого желоба для сбора осветленного сока, мм,
при этом верхние выходные кромки втулки расположены на уровне приемно-разделительной кромки кольцевого желоба.
Указанное соотношение размеров дренажных элементов (втулок) и кольцевого желоба позволяют обеспечить дополнительную декантацию требуемого объема осветленного сока из цилиндрической емкости в устройство для сбора осветленного сока.
В другом варианте выполнения декантатора установленная снаружи емкости кольцевая камера снабжена завихрителем для смешивания неосветленного сока с флокулянтом, установленным на входе трубопровода, в месте примыкания к кольцевой камере.
Установка указанного завихрителя обеспечивает активизацию процесса перемешивания неосветленного сока с флокулянтом, что приводит к повышению качества полученного продукта на выходе декантатора.
Еще в одном варианте выполнения декантатора он снабжен устройством для регулировки величины зазора между скребками и поверхностью днища.
Наличие в составе декантатора устройства для регулировки величины зазора между скребками и поверхностью днища обеспечивает эффективное удаление осадка с поверхности днища, что, в свою очередь, способствует повышению качества конечного продукта.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности декантатора за счет активизации процесса декантации осветленного сока.
Также достигнутым техническим результатом является повышение качества получаемого продукта (осветленного сока) за счет активизации процессов перемешивания неосветленного сока при его обработке в декантаторе.
Сущность предложенного изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображен общий вид декантатора, на Фиг. 2 - общий вид цилиндрической емкости с устройством для сбора осветленного сока, на Фиг. 3 - вид А Фиг. 1, на Фиг. 4 - вид Б Фиг. 1.
Декантатор содержит цилиндрическую емкость 1 с конусообразным днищем 2, а также устройством для сбора осветленного сока, размещенным в верхней части цилиндрический емкости 1 и включающим сливной кольцевой желоб 3 для сбора осветленного сока. Желоб 3 снабжен верхней горизонтально расположенной приемно-разделительной кромкой 4, служащей для декантации осветленного сока. Декантатор также содержит установленную снаружи емкости 1 кольцевую камеру 5 для неосветленного сока с присоединенным к ней трубопроводом 6, снабженным выходным диффузором 7, расположенным в нижней части цилиндрической емкости 1 и предназначенным для подвода неосветленного сока в цилиндрическую емкость 1, устройство 8 для введения флокулянта в упомянутый трубопровод 6 и вертикальный вал 9 со скребками 10 для удаления осадка с поверхности конусообразного днища 2. Устройство для сбора осветленного сока дополнительно снабжено, по меньшей мере, двумя радиальными сливными желобами 11 для сбора осветленного сока, связанными с указанным кольцевым желобом 3, а в днище кольцевого желоба 3 установлены, по меньшей мере, два полых вертикально расположенных дренажных элемента 12, связывающих полость кольцевого желоба 3 с емкостью 1.
В конкретном варианте выполнения декантатора, изображенном на Фиг. 1, устройство для сбора осветленного сока имеет восемь радиальных сливных желобов 11, расположенных под углом 45° друг относительно друга, и восемь полых вертикально расположенных дренажных элементов 12, установленных на одинаковом удалении друг от друга в кольцевом желобе 3.
Эти дренажные элементы 12 образуют дополнительные каналы для поступления осветленного сока из емкости 1 в кольцевой желоб 3, при этом верхние продольные кромки 13 радиальных сливных желобов 11 и верхние кромки 14 каждого дренажного элемента 12 размещены на уровне верхней приемно-разделительной кромки 4 кольцевого желоба 3.
Каждый радиальный сливной желоб 11 одним своим торцом шарнирно связан с регулируемой по высоте муфтой 15, установленной на вертикальном валу 9, с возможностью осевого перемещения относительно него, а другим - с кольцевым желобом 3 для сбора осветленного сока.
Каждый дренажный элемент 12 выполнен в виде втулки, внутренний диаметр (d) которой определяется по следующей математической зависимости:
0,25 h<d<0,95 h,
где
d - внутренний диаметр втулки, мм;
h - ширина кольцевого желоба 3 для сбора осветленного сока, мм,
при этом верхние выходные кромки втулки расположены на уровне верхней приемно-разделительной кромки 4 кольцевого желоба 3.
Установленная снаружи емкости 1 кольцевая камера 5 снабжена входным патрубком 16 для подвода неосветленного сока в декантатор, а также распределителем потока 17 и завихрителем 18 для смешивания неосветленного сока с флокулянтом, подаваемым с помощью устройства 8 в трубопровод 6 в месте примыкания последнего к кольцевой камере 5. В нижней части емкости 1 имеется отбойный зонтик 19, предназначенный для распределения смешанного с флокулянтом неосветленного сока, подаваемого по трубопроводу 6 через диффузор 7 в цилиндрическую емкость 1.
Декантатор также снабжен приводом 20, предназначенным для вращения вертикального вала 9, на котором смонтированы скребки 10 и устройство 21 для регулирования величины зазора между скребками 10 и поверхностью днища 2.
Скребки 10 для удаления осадка с поверхности конусообразного днища 2 снабжены резиновыми накладками 22.
Устройство для сбора осветленного сока снабжено выходным патрубком 23, посредством которого осветленный сок отводится из декантатора в сборник осветленного сока (на чертежах не показан).
Для осуществления визуального контроля за процессом осветления сока, который осуществляется в декантаторе, имеются смотровые люки 24, расположенные на верхней крышке емкости 1, и окна 25, расположенные в шахматном порядке на цилиндрической стенке емкости 1.
Декантатор работает следующим образом.
Неосветленный сок (сок 1-й сатурации) через входной патрубок 16 самотеком поступает в кольцевую камеру 5, размещенную снаружи цилиндрической емкости 1. Поступающий в кольцевую камеру 5 неосветленный сок, посредством распределителя потока 17, делится на два потока, которые перемещаются по кольцевой камере 5 навстречу друг другу. Указанные потоки сталкиваются друг с другом в месте размещения завихрителя 18, который установлен на входе трубопровода 6, что приводит к интенсификации перемешивания потока неосветленного сока с флокулянтом, подаваемым посредством устройства 8 для введения флокулянта в трубопровод 6. Далее неосветленный сок, перемешанный с флокулянтом, по трубопроводу 6, снабженному выходным диффузором 7, поступает в нижнюю часть емкости 1, где направляется на отбойный зонтик 19, с помощью которого равномерно распределяется в емкости 1. Неосветленный сок заполняет нижнюю часть емкости 1 декантатора, постепенно поднимаясь к ее верхней части и образуя в ней фильтрующий слой. Образовавшийся фильтрующий слой обеспечивает разделение фаз в емкости 1 декантатора, в результате чего в верхней части емкости 1 накапливается осветленный сок. Осветленный сок, переливаясь через верхнюю горизонтально расположенную приемно-разделительную кромку 4 кольцевого желоба 3, а также через верхние продольные кромки 13 радиальных сливных желобов 11 и верхние кромки 14 каждого дренажного элемента 12 (каждой втулки), поступает в устройство для сбора осветленного сока, откуда посредством выходного патрубка 23 направляется в емкость для сбора осветленного сока (на чертежах не показана), из которой подается на дальнейшую переработку.
В процессе работы декантатора вертикальный вал 9, снабженный скребками 10, посредством привода 20 приводится во вращение. Величину зазора между скребками 10 и поверхностью днища 2 регулируют при помощи устройства 21. При этом образовавшийся в емкости 1 осадок при помощи скребков 10, снабженных резиновыми накладками 22, удаляется с поверхности конусообразного днища 2 и выводится из декантатора.
Контроль процесса декантации осуществляют визуально с помощью смотровых люков 24 и окон 25, выполненных в верхней крышке и цилиндрической стенке емкости 1 соответственно.
В процессе наладки декантатора перед пуском в эксплуатацию производят установку высоты размещения радиальных желобов 11 путем регулировки высоты размещения муфты 15, установленной на вертикальном валу 9 декантатора, шарнирно связанной с одним из торцов каждого радиального желоба 11. Регулирование высоты размещения радиальных желобов 11 относительно вертикального вала 9 декантатора позволяет обеспечить необходимый угол наклона каждого радиального желоба 11 относительно кольцевого желоба 3, что позволяет улучшить условия поступления осветленного сока в кольцевой желоб 3 и обеспечить эффективный отбор осветленного сока, находящегося в верхней части цилиндрическую емкость 1.