ЦЕНТРОБЕЖНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
CENTRIFUGAL UNIT FOR SEPARATION FLUID FROM FIBROUS MATERIAL

Изобретение относится к области бытовой и промышленной техники для отделения жидкостей от волокнистых или других материалов и изделий центрифугированием и может быть использовано для отделения нефти и нефтепродуктов от волокнистого сорбента, впитавшего эти продукты при ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на водных или твердых поверхностях в условиях низких температур.
Проблема ликвидации последствий разлива нефти на водных поверхностях в настоящее время актуальна. Для этой цели используют волокнистые сорбенты многократного применения. При их использовании возникает задача отделения нефти от сорбента для обеспечения возможности его повторного использования и возврата нефти в товарный оборот. Для решения этой задачи используют центрифуги, аналогичные известным центрифугам для отжима белья, используемые в быту. Сложность решения этой задачи состоит в том, что нефть, в отличие от воды имеет большую вязкость, которая существенно увеличивается с понижением температуры среды, поэтому использование известных центробежных установок в условиях низких температур, когда ставится задача ликвидации разливов нефти на водных поверхностях в зимнее время, не всегда оказывается возможным.
Известна центробежная установка для отделения жидкости от волокнистого материала [1], содержащая корпус, внутри которого вертикально установлен перфорированный вращающий барабан, имеющий рабочую полость для размещения нормированного по массе насыщенного жидкостью волокнистого материала, а также уплотняющую тарелку, крышку.
Недостатком такой установки для отделения жидкости от волокнистого материала является низкий коэффициент отжатия волокнистых материалов от вязких жидкостей в условиях низких температур, определяемый отношением массы сухого волокнистого материала к массе волокнистого материала после насыщения его жидкостью и обработкой в центробежной установке, а также неравномерность распределения порций отжимаемого материала внутри рабочей полости барабана, приводящая к нарушению его балансировки, что не позволяет увеличить скорость вращения барабана, а таким образом и коэффициент отжатия, в связи с возникновением вибрации.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сути является центробежная установка для отделения жидкостей от волокнистых материалов [2], содержащая цилиндрический корпус, в котором помещен перфорированный барабан с вертикальной осью вращения с рабочей полостью для размещения в ней нормированных по массе порций отжимаемого материала, и крышку, сблокированную с выключателем.
Недостатком такой установки для отделения жидкости от волокнистого материала также является низкий коэффициент отжатия волокнистых материалов от вязких жидкостей в условиях низких температур, обусловленный увеличением вязкости жидкости при низких температурах и неравномерностью распределения порций отжимаемого материала внутри рабочей полости барабана, приводящей к нарушению его балансировки, что не позволяет увеличить скорость вращения барабана, а таким образом и коэффициент отжатия, в связи с возникновением вибрации.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение коэффициента отжатия волокнистых материалов от вязких жидкостей в условиях низких температур.
Поставленная техническая задача решена за счет того, что в известной центробежной установке для отделения жидкости от волокнистого материала, содержащей корпус со съемной крышкой, в котором вертикально размещен перфорированный вращающийся барабан с рабочей полостью для размещения в ней нормированных по массе порций обрабатываемого волокнистого материала, перфорированный вращающийся барабан диаметром D имеет продольные впадины цилиндрической формы радиусом R=Dsin(360/4z), геометрические оси которых размещены на одинаковом расстоянии друг от друга и на расстоянии от оси барабана, равном половине диаметра барабана и количество z которых равно количеству размещаемых порций волокнистого материала, что обеспечивает равномерное размещение порций обрабатываемого материала в рабочей полости барабана без нарушения балансировки и увеличение скорости его вращения без увеличения вибрации, приводящее к увеличению коэффициента отжатия волокнистых материалов от вязких жидкостей в условиях низких температур, на съемной крышке в рабочей полости барабана размещено сопловое устройство с тангенциальными и направленными против направления вращения барабана каналами, соединенными с источником газообразного энергоносителя, что позволяет уменьшить вязкость насыщенной волокнистым материалом жидкости за счет увеличения температуры обработки, увеличивает относительную скорость встречи потоков газообразного энергоносителя с обрабатываемым материалом, обеспечивает возможность поворота порций обрабатываемого материала во впадинах барабана под действием аэродинамических сил, действующих на порции материала со стороны потоков газообразного энергоносителя, истекающих из тангенциальных каналов соплового устройства, что приводит к увеличению коэффициента отжатия волокнистых материалов от вязких жидкостей в условиях низких температур.
При оценке соответствия комплекса новых признаков волокнообразующего устройства критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю информационным источникам, в известных технических решениях - признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.
На фиг.1 приведена конструктивная схема центробежной установки для отделения жидкости от волокнистого материала, на фиг.2 - поперечное сечение установки, на фиг.3 - расчетная схема, поясняющая вывод соотношения между диаметром барабана D, радиусом впадин R и их количеством z на примере при z=4.
Центробежная установка для отделения жидкости от волокнистого материала содержит корпус 1 со съемной крышкой 2, в котором вертикально размещен перфорированный вращающийся барабан 3, с рабочей полостью 4 для размещения в ней нормированных по массе порций обрабатываемого волокнистого материала 5. Перфорированный вращающийся барабан 3 диаметром D имеет продольные впадины 6 цилиндрической формы радиусом R=Dsin(360/4z). Геометрические оси 7 впадин 6 размещены на одинаковом расстоянии друг от друга и на расстоянии L от оси барабана 3, равном половине диаметра D барабана. Количество z впадин 6 равно количеству размещаемых порций волокнистого материала. Минимальное количество впадин 6 равно двум: при этом они располагаются напротив друг друга. Максимальное количество впадин 6, которое может быть принято от 4 до 6,и их объем определяются конструктивно, в зависимости от количества и объема загружаемых порций обрабатываемого волокнистого материала. На съемной крышке 2 в рабочей полости 4 барабана 3 размещено сопловое устройство 8 с тангенциальными и направленными против направления вращения барабана 3 каналами 9, соединенными трубопроводом 10 с источником 11 газообразного энергоносителя. Газообразным энергоносителем может являться подогретый до температуры не выше температуры плавления волокнистого материала воздух или пар.
Центробежная установка для отделения жидкости от волокнистого материала работает следующим образом. Перед началом работы центробежной установки с корпуса 1 снять крышку 2. В рабочую полость 4 перфорированного барабана 3 поместить в продольные впадины 6, равные по массе порции насыщенного жидкостью волокнистого материала 5, например, насыщенный нефтью волокнистый сорбент и закрыть крышкой 2. Включить подачу газообразного энергоносителя 11. В рабочую полость 4 барабана 3 через сопловое устройство 8 с тангенциальными и направленными против направления вращения барабана 3 каналами 9 начинает поступать поток газообразного энергоносителя 11. Под действием аэродинамических сил со стороны потока энергоносителя, истекающего из каналов 9, волокнистый материал 5 начинает прокручиваться в продольных впадинах 6 вокруг их геометрических осей 7, тем самым со всех сторон обрабатывается потоком газообразного энергоносителя. Температура жидкости, которой насыщен волокнистый материал, повышается и вследствие этого уменьшается ее вязкость, что приводит к увеличению коэффициента отжатия. Включить электропривод вращения барабана 3. Барабан 3 начинает вращаться, и под воздействием центробежных сил происходит отделение жидкости от волокнистого материала 5, которая через отверстие в нижней части корпуса 1 сливается в приемную емкость (на фигурах не показана). После того как произойдет отделение жидкости, выключить подачу газообразного энергоносителя 11, выключить электропривод, открыть крышку 2 с сопловым устройством 8 и извлечь отжатый волокнистый материал 5.
Таким образом, предлагаемая центробежная установка для отделения жидкости от волокнистого материала позволяет увеличить коэффициент отжатия волокнистого материала от жидкости в условиях низких температур. Поэтому, например, при использовании такой установки для отделения нефти от волокнистого сорбента в процессе ликвидации разливов нефти на поверхности воды обеспечивается сокращение расхода волокнистого сорбента и длительное сохранение его сорбционных свойств. Техническая воспроизводимость установки и результаты ее работы подтверждены испытаниями опытного образца. Средний по десяти повторным опытам коэффициент отжатия нефти от волокнистого сорбента в виде штапельного полиэтилентерефталатного волокна средним диаметром волокон от 10 до 20 мкм при температуре окружающей среды 22°С составил 0,92. В сопоставляемых примерах применение предлагаемой центробежной установки для отделения жидкости от волокнистого материала позволило увеличить коэффициент отжатия в два раза.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР SU 1444425 А1. Волынец С.Т. D06F 49/00, D06B 15/10. Опубл.15.12.1988.
2. Авторское свидетельство СССР SU 220219 А1. Шеламонов З.Г. D06F 49/00, В04 В9/12. Опубл.01.01.1968.