ЦЕНТРИФУГА С НЕПРЕРЫВНОЙ ВЫГРУЗКОЙ ОСАДКА
CENTRIFUGE WITH CONTINUOUS UNLOADING OF PRECIPITATE

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий и может быть использовано для отделения твердой фазы от жидкой в области углеобогащения, химической, перерабатывающей и пищевой промышленностях, очистки промышленных и бытовых сточных вод.
Известна центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, шнек, расположенный внутри ротора коаксиально последнему. Шнек выполнен в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали. В конической части ротора расположены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора выполнены отверстия для отвода фугата (В.М.Лукьяненко, А.Б.Таранец « Центрифуги», Москва, «Химия», 1988 г., стр.197-198).
К недостаткам данной центрифуги следует отнести довольно высокую влажность осадка, образующегося в процессе разделения суспензий.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, размещенный внутри коаксиально ротору шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали. В конической части ротора расположены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора выполнены отверстия для отвода фугата. При этом шнек на длине конической части ротора или ее части не имеет витков спирали (Заявка Российской Федерации № 96121763 « Шнековая центрифуга», опубл. 27.01.1999 г.).
Отсутствие витков спирали шнека на длине конической части ротора или ее части способствует увеличению объема осадка в зоне между окнами для выгрузки осадка и кромкой спирали шнека, что обеспечивает снижение влажности осадка, но все-таки время нахождения осадка в роторе является недостаточным для достижения низкой влажности осадка.
В основу изобретения поставлена задача создания такой центрифуги, в которой за счет использования перегородок, расположенных перед окнами для выгрузки осадка, их размеров, а также высоты витков спирали шнека на определенном участке удалось бы достигнуть технического результата, заключающегося в снижении влажности осадка, образующегося в процессе разделения суспензии.
Данный технический результат достигается тем, что центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка, включающая корпус, установленный в нем ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенный внутри ротора коаксиально шнек, выполненный в виде полого барабана с укрепленными на нем витками спирали, между барабаном шнека и ротором есть зазор, в пределах которого размещены витки спирали шнека, в конической части ротора выполнены окна для выгрузки осадка, в цилиндрической части ротора расположены отверстия для отвода фугата, согласно изобретению, перед окнами для выгрузки осадка размещены перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека, при этом на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором.
При этом перегородки имеют форму полого цилиндра или его части.
Кроме того, перегородки имеют форму призмы, основание которой повторяет форму окна для выгрузки осадка или его части.
Анализ сопоставления с ближайшим аналогом свидетельствует, что центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка перед окнами для выгрузки осадка имеет перегородки, выступающие над образующей конической части ротора на высоту 0-0,95 высоты зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок и имеющие толщину 0-0,5 хода спирали шнека, при этом на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок спираль шнека имеет высоту 0-0,9 от величины зазора между барабаном шнека и ротором.
При этом перегородки имеют форму полого цилиндра или его части.
Кроме того, перегородки имеют форму призмы, основание которой повторяет форму окна для выгрузки осадка или его части.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.
Оборудование центрифуги перегородками, расположенными перед окнами для выгрузки осадка, а также форма их выполнения обеспечивает возможность улучшения условий отвода жидкости из осадка, что обусловливает снижение влажности последнего.
Согласно литературным данным, отвод влаги, выделяемой из осадка в роторе центрифуги, происходит вдоль спирали шнека за счет относительно небольшой составляющей центробежного поля (Борц М.А., Бочков Ю.Н., Зарубин Л.С.«Шнековые осадительные центрифуги для угольной промышленности». Недра, 1970 г., стр.280):
ц
где а - центробежное ускорение, развивающееся в роторе;
α - угол между образующейся ротора и его осью;
β - угол между осевым разрезом ротора и касательной к
поверхности спирали шнека.
В зоне между перегородкой и крайним витком спирали шнека полной высоты происходит накопление осадка. Перегородка обеспечивает условия для того, чтобы зона накопления стала более высокой в радиальном направлении и более короткой в осевом направлении, что улучшает условия выведения влаги из осадка в поле центробежных сил.
Во время вращения шнека часть осадка, находящаяся в данной зоне, не имеет непосредственного столкновения со шнеком, поэтому жидкая фаза, удаляемая из этого осадка под влиянием центробежного поля, отводится из центрифуги вдоль образующей ротора.
В этом случае составляющая центробежного поля, способствующая отведению влаги, определяется по формуле:
11
1
Как видно из этих двух формул, а в несколько раз превышает значение а, поскольку β обычно находится в пределах 80-90°, то есть отвод влаги вдоль образующей ротора является более эффективным, чем отвод влаги вдоль спирали шнека.
Величина высоты, на которую перегородки выступают над образующей конической части ротора, которая равна 0-0,95 величины зазора между барабаном шнека и ротором в месте размещения перегородок, установлена экспериментально и является необходимой для достижения технического результата. В случае выполнения этой величины большей, чем верхняя граница указанного интервала, перегородки будут большими и это будет препятствовать выгрузке осадка.
Величина расстояния от перегородок, на котором спираль шнека имеет высоту 0-0,9, а также сама высота спирали также установлены экспериментально. В случае выполнения этих величин меньшими нижней и большими верхней границ невозможно достичь снижения влажности осадка, то есть технического результата.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид центрифуги (продольный разрез);
на фиг.2 - разрез по А-А.
Н - величина зазора между барабаном шнека и ротором в месте
размещения перегородок,
1
Н - величина зазора между барабаном шнека и ротором в месте на расстоянии 0-2,5 хода спирали шнека от перегородок,
h - высота, на которую перегородки выступают над образующей конической части ротора,
S - ход спирали шнека,
b - толщина перегородок,
L - расстояние от перегородок, на котором спираль шнека имеет высоту
1
0÷0,9 Н.
Центрифуга с непрерывной выгрузкой осадка включает корпус 1, установленный в нем ротор 2. Ротор состоит из цилиндрической части 3 и конической части 4. Внутри ротора 2 коаксиально ему расположен шнек 5, выполненный в виде полого барабана 6 с укрепленными на нем витками спирали 7. Между барабаном шнека 6 и ротором 2 имеется зазор 8, в пределах которого размещены витки спирали 7 шнека 5.
В конической части 4 ротора 2 выполнены окна для выгрузки осадка 9.
В цилиндрической части 3 ротора 2 расположены отверстия для отвода фугата 10. Центрифуга оборудована трубой питания 11, расположенной внутри барабана 6 шнека 5.
Перед окнами для выгрузки осадка 9 размещены перегородки 12, выступающие над образующей 13 конической части 4 ротора 2 на высоту h, которая равна 0-0,95 Н. Толщина перегородок b составляет 0-0,5 S.
1
На расстоянии L от перегородок 12, равном 0-2,5 S, спираль шнека имеет высоту 0-0,9 H.
Центрифуга работает следующим образом.
Суспензия, подвергающаяся разделению, подается по трубе питания 11, двигается вдоль барабана 6 шнека 5, потом попадает в ротор 2 центрифуги.
Ротор 2 и шнек 5 вращаются в одну сторону, но с разными скоростями.
В роторе 2 под действием центробежных сил, создаваемых вращением ротора, происходит разделение суспензии на осадок и фугат.
Осадок отбрасывается к стенкам ротора 2. При этом витки спирали 7 шнека 5 перемещают осадок из цилиндрической части 3 ротора 2 в коническую часть 4 ротора 2 и способствуют выгрузке его через окна для выгрузки осадка 9.
В зоне между перегородкой 12 и крайним витком спирали 7 шнека полной высоты происходит накопление осадка. Перегородка 12 обеспечивает условия для того, чтобы зона накопления осадка становилась более высокой в радиальном направлении и более короткой в осевом направлении, что улучшает условия выведения влаги из осадка в поле центробежных сил.
Во время вращения шнека 5 часть осадка, находящаяся в данной зоне, не имеет непосредственного столкновения со шнеком.
Жидкая фаза, удаляемая из этого осадка под воздействием центробежного поля, отводится из центрифуги вдоль образующей 13 ротора 2.