ЭКСТРАКТОР ШНЕКОВЫЙ

Изобретение относится к области экстракции и концентрирования микропримесей в аналитической химии, касается конструкций массо- и теплообменных аппаратов, используемых в пробоподготовке при определении содержания загрязнений в объектах окружающей среды, может быть использован в промышленности для процессов экстракции и концентрирования микропримесей в различных технологических процессах. Прототипом является шнековый экстрактор (см.: Концентрирование следов органических соединений. Проблемы аналитической химии т.X. - М.: наука, 1990. - С.106, рис.2 содержащий основание, ротор, состоящий из экстракционного стакана и коллектора, снабженного переливными устройствами, сменные секторообразные сборники экстракта, привод ротора и мешалки.
Недостатком является низкая производительность, неудобство эксплуатации и малый диапазон обрабатываемых смесей.
Задачей полезной модели является повышение производительности, удобство эксплуатации и увеличение диапазона обрабатываемых смесей.
Поставленная задача достигается тем, что экстрактор шнековый, содержащий основание, ротор, состоящий из экстракционного стакана и коллектора с переливными устройствами, привод ротора и мешалки, согласно полезной модели аппарат снабжен отсосными трубками, коллектор выполнен с кольцевой перегородкой, образующей две кольцевые камеры, причем коллектор и перегородка снабжены переливными устройствами изготовленными с возможностью регулирования уровня перелива жидкостей из экстракционного стакана коллектор и, соответственно, из одной кольцевой камеры в другую, ротор в сборе выполнен легкосъемным и разборным.
Решение технической задачи позволяет обеспечить удобство эксплуатации и унификацию использования аппарата для обработки различных по составу и объемов жидкостных твердофазных проб и упрощает герметизацию контактных элементов конструкции ротора.
На фиг.1 представлена принципиальная конструкция экстрактора шнекового, на фиг.2 - конструкция переливного устройства коллектора и его кольцевой перегородки.
Экстрактор шнековый (фиг.1) состоит из основания 1, снабженного передвижной консолью 2, на которой закреплены электропривод мешалки Д1 с подшипниковым узлом 3 и отсосными трубками 4 и 5. Вращение мешалки от электропривода передается через разъемную муфту сцепления 6. На основании 1 установлен подшипниковый узел 7 и электропривод ротора Д2 с клиноременной передачей 8 и шкивами 9 и 10. Ротор изготовлен в виде цилиндрического экстракционного стакана 11 и коллектора 14. Внутри экстракционного стакана 11 размещается шнековая мешалка 12, вал 13, который подвижно фиксируется в коллекторе 14. Коллектор 14 изготовлен с отверстиями: А - для ввода и вывода жидкостей из экстракционного стакана, отверстие Б - для вывода легкой фазы, а отверстие В - для тяжелой фазы (фиг.2). Коллектор 14 имеет кольцевую перегородку 15. Коллектор и перегородка снабжены переливным устройством в виде поршня 16 (фиг.2) с отверстиями, расположенными перпендикулярно оси и друг другу, и совмещены, соответственно, с отверстиями коллектора 14 и перегородки 15. Экстрактор (фиг.1) снабжен блоком управления БУ и сборником экстракта 17, выполненного в виде двух сообщающихся сосудов 18 и 19. Коллектор 14 смонтирован с мешалкой 12 единым разборным узлом.
Экстрактор шнековый (фиг.1) работает следующим образом. Переливные устройства коллектора и перегородки устанавливают для перелива жидкостей через отверстия Б и В, соответственно, для перелива легкой фазы на заданном уровне, или тяжелой фазы. В экстракционный стакан помещают обрабатываемую смесь и мешалку, и плотно закрывают
коллектором. Устанавливают ротор в гнездо шкива 9 и опускают передвижную консоль 2 до соприкосновения подшипникового узла 3 с конусной частью внутренней поверхности коллектора 14 и одновременно происходит сцепление электропривода Д1 с валом 13 мешалки 12 при помощи муфты сцепления 6. Консоль 2 плотно прижимают к ротору и фиксируют ее на основании 1. Отсосные трубки 4 и 5 устанавливают в рабочее положение. Включают электропривод Д1 шнековой мешалки, происходит процесс экстракции при интенсивном перемешивании смеси шнеком в течение заданного времени при помощи реле времени блока управления БУ. По истечении срока отключается электропривод мешалки и включается электропривод ротора. Под действием центробежных сил смесь разделяется на два кольцевых слоя. Периферийное кольцо занимает тяжелая фаза, а внутреннее - легкая фаза.
Далее рассмотрим следующие варианты. При открытом отверстии В происходит слив тяжелой фазы из экстракционного стакана в коллектор по заданному времени. Одновременно идет отбор ее из кольцевой камеры отсосной трубкой. В случае малого объема растворителя перелив осуществляет и часть легкой фазы. Тогда в кольцевых камерах образуется два кольцевых слоя. Переливное устройство перегородки 15 установлено на разделении фаз и вывода их отсосными трубками, затем по гибким трубкам жидкости попадают раздельно в сборник экстракта.
По окончании отбора тяжелой фазы электропривод отключается. Отсосные трубки устанавливают в нерабочее положение, поднимают консоль 2, вынимают ротор из гнезда шкива 9, разнимают экстракционный стакан 11 и коллектор 14, оставшуюся часть (основную) пробы выливают, затем протирают растворителем контактные части и аппарат снова готов к работе. В случае отбора легкого растворителя процесс экстракции аналогичен, но переливное устройство коллектора установлено на слив растворителя и части жидкой пробы через отверстие Б (фиг.2). В процессе разделения фаз через отверстие Б сольется растворитель и часть жидкой
пробы в коллектор. Это связано с тем, что при больших соотношениях фаз (>5) образуется тонкий кольцевой слой в пределах 3-5 мм, поэтому предпочтительно дополнительное разделение и более полный отбор растворителя в коллекторе из кольцевых камер, которые имеют значительно меньшие габариты, чем экстракционный стакан. Разделение и отбор фаз аналогичен первому варианту. В случае проведения двойной или тройной экстракции, после отбора растворителя, электропривод ротора отключают и через отверстие А заливают следующую порцию растворителя, затем процесс повторяется. При обработке твердо фазной пробы процесс экстракции осуществляет при интенсивном перемешивании, затем производят только отделение экстракта пробы, перелив через отверстие В, и отбор его из кольцевой камеры отсосной трубкой.
Варьирование положения переливного устройства связано с большим многообразием форм пробоподготовки, в том числе экстракции и концентрирования, различием видов и объемов проб и растворителей с разнообразными физико-химическими свойствами обрабатываемых систем. По окончании процесса электропривод ротора отключают, экстракт направляют на дальнейшую работу, отсосные трубки устанавливают в нерабочее положение, подвижную консоль приподнимают и вынимают из шкива ротор. Экстракционный стакан и коллектор разъединяют, удаляют оставшуюся смесь из экстракционного стакана. Далее промывают контактные поверхности растворителем и экстрактор готов к следующей работе. Цикл повторяется.
Апробация данной конструкции в методиках анализа органических микропримесей в объектах окружающей среды в системе экологического мониторинга, ветеринарного контроля и защиты растений показала высокую эффективность работы экстрактора.
Использование полезной модели обеспечивает следующие преимущества по сравнении с прототипом:
- повышение производительности подготовки проб за счет уменьшения времени на пробоподготовку;
- удобство эксплуатации за счет того, что нет необходимости производить сборку - разборку аппарата после обработки каждой пробы;
- увеличение диапазона обрабатываемых смесей за счет рециркуляции растворителя.