СЕКТОРНАЯ ЦЕНТРИФУГА

Полезная модель - секторная центрифуга относится к области экстрагирования и концентрирования микропримесей и касается конструкций массо-теплообменных аппаратов центробежного типа, используемых при анализе загрязнений окружающей среды и может быть использовано для концентрирования и разделения путем экстракции, сорбции, десорбции и получения особо чистых веществ.
Прототипом является секторная центрифуга (см. Соколов В.И. Центрифугирование. М.: Химия, 1976. - с.169-170), содержащая корпус, крестовину, секторы и цилиндрические емкости, фугатоотборник, вакуумную систему и электропривод.
Аппарат имеет следующие недостатки:
- аппарат используется только для осадительного центрифугирования;
- необходимость использования вакуумной системы и создания герметичности узла фугатотборника;
- обработка только определенного фиксированного объема смеси. Задачей полезной модели является расширение диапазона использования, унификация проведения процессов в аппарате и упрощение конструкции.
Техническая задача решается тем, что секторная центрифуга, содержащая корпус, крестовину, секторы и цилиндрические емкости, устройства для ввода жидкости и электропривод, отличающаяся тем, что
секторы и цилиндрические емкости снабжены гидрозатворами, цилиндрические емкости выполнены со съемными диспергаторами, корпус изготовлен с кольцевой камерой, секторы фиксируются крестовиной без их поворота.
Решение технической задачи позволяет обеспечить упрощение конструкции и работы аппарата, исключить необходимость использования вакуумной системы для отбора жидкостей и унифицировать использование его для целей центрифугирования, разделения, жидкостной и твердофазной экстракции, сорбции и десорбции.
На фиг.1 представлена принципиальная схема аппарата, на фиг.2 представлен вариант емкости в виде цилиндра.
Секторная центрифуга (фиг.1) состоит из корпуса 2 с кольцевой камерой 8, сектора 4, крестовины 3, электродвигателя 5 с подшипниковым узлом 1, устройства ввода жидкостей 6, крышки 7.
Цилиндрическая емкость (фиг.2) изготовлена с пористой перегородкой 11, снабжена диспергатором 10, гидрозатвором 13, помещена в сектор 4 с держателями 15.
Секторная центрифуга работает следующим образом.
1. Процесс центрифугирования, разделения (сепарации).
В цилиндрическую емкость 9 и сектора 4 заливают порцию смеси, закрывают диспергатором 12, устанавливают в гнездо крестовины 3, которая имеет наклонные пазы А для размещения в них фиксаторов 15. Включают привод 5, на валу которого установлена крестовина на подшипниковом узле
1. При вращении за счет центробежных архимедовых сил происходит перераспределение твердых или жидких частиц (капель) в направлении радиуса. Тяжелые частицы направляются на периферию, легкие частицы образуют внутренний слой. Далее от вида отбора обрабатываемых смесей выполняют следующее. Если необходим просто отжим или сепарация без вывода одной из фаз для этого используют цилиндрическую емкость с глухим дном. По окончании процесса двигатель выключают, снимают цилиндрическую емкость, затем шприцем отбирают одну фазу до определенного уровня через отверстие Б, затем вторую жидкую фазу. Если вторая фаза твердая, тогда снимают диспергатор и удаляют твердую фазу. Для удобства вынимания твердой фазы можно в цилиндрическую емкость поместить перфорированный цилиндр.
2. Процесс концентрирования и разделения с выводом фаз из цилиндрической емкости.
Обрабатываемая смесь помещается в цилиндрическую емкость, выполненную с пористой перегородкой 11, которая пропускает только одну жидкую фазу. Если она установлена внутри на определенной высоте (с глухим дном), тогда в процессе вращения твердые или жидкие фазы также разделяются, но одна (жидкая фаза) проходит через пористую перегородку 11 и заполняет периферийную часть цилиндрической емкости. По окончанию отключают двигатель, снимают цилиндрическую емкость из гнезда крестовины и вынимают диспергатор 10 и удаляют поочередно обе фазы.
3. Процесс экстракции, сорбции и десорбции.
Процесс осуществляется в динамическом режиме. Обрабатываемое вещество (жидкость, твердая фаза или сорбент) помещается в цилиндрическую емкость 9, закрывается диспергатором, помещается в гнездо крестовины 3, закрывается крышкой 7. Включается электропривод 5. Затем в устройство ввода жидкости 6 падают растворитель через неподвижный патрубок 16. Растворитель под действием центробежной силы движется по штуцеру 17 и попадает в перегородку 12 диспергатора и через отверстие В попадает во внутреннюю полость диспергатора 10, где затем через множество отверстий Г проходит в виде тонких струй или потока капель, тем самым обеспечивает высокоинтенсивный массообмен. Проходя через слой обрабатываемого вещества, выходит в виде сплошной фазы и попадает в камеру 14 гидрозатвора 13. Далее, если экстракт необходимо оставить в гидрозатворе, то подвижная трубка гидрозатвора устанавливается на задержку растворителя. Если растворитель (или промывную жидкость) необходимо удалить из сектора 4, то подвижную трубку устанавливают на уровень слива. Тогда жидкость выходит из гидрозатвора, затем попадает в кольцевую камеру 8 корпуса 2, откуда самотеком сливаются в соответствующую емкость. При таком режиме одну из жидких фаз можно прокачивать в широком диапазоне объемов. Отверстия Б, В, Г и Д размещаются на таком уровне, чтобы при работе аппарата и съеме сектров жидкие фазы не выливались.
Представленная конструкция секторной центрифуги позволяет производить обработку жидких и твердых смесей без поворота
цилиндрических емкостей, благодаря чему значительно уменьшилась высота аппарата. Использование пористой перегородки, гидрозатвора устройства ввода жидкости и диспергатора позволяет унифицировать работу и расширить его диапазон.
Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:
- использование аппарата только для центрифугирования;
- использование вакуумной системы и создания герметичности узла фугатоотборника;
- обработка только определенного фиксированного объема смеси.